Leonardo,BipeDal Robot,可以骑滑板并漫步

LEO开创了一种介于行走和飞行之间的新型运动方式。

加州理工学院的研究人员制造了一种两足机器人,它结合了行走和飞行,创造了一种新型的运动方式,使它异常灵活,能够进行复杂的运动。

部分步行机器人,部分飞行无人机,新开发的LEONARDO(腿上无人机,简称LEO)可以行走,跳跃,甚至滑板。由加州理工学院的一个团队开发自主系统与技术中心(CAST), LEO是第一个使用多关节腿和基于螺旋桨的推进器来实现精确控制其平衡的机器人。

10月6日,一篇关于LEO机器人的论文在网上发表,并登上了2021年10月的封面科学机器人

“我们从大自然中画了灵感。想想鸟类能够翻转并跳到导航电话线的方式,“说很快 - jo chung通讯作者,航空航天与控制与动力系统布伦教授。“当鸟类在行走和飞行之间移动时,会发生一个复杂而有趣的行为。我们想要理解并从中学习。”

Chung补充道:“穿着喷气服的人在着陆或起飞时控制腿和脚的方式与LEO使用分布式螺旋桨推进器和腿关节的同步控制方式有相似之处。”“我们想从动力学和控制的角度研究行走和飞行的界面。”

双足机器人能够通过与人类相同的动作来应对复杂的现实地形,比如跳跃、奔跑甚至爬楼梯,但它们会受到粗糙地形的阻碍。飞行机器人只需简单地避开地面,就能轻松地在艰难的地形中导航,但它们也面临着自己的一系列限制:飞行时的高能耗和有限的有效载荷能力。“具有多模式运动能力的机器人能够比传统机器人更有效地在具有挑战性的环境中移动,通过在可用的运动方式之间进行适当的切换。特别是,LEO的目标是在空中和两足运动这两个完全不同的领域之间架起桥梁,而这两个领域在现有的机器人系统中通常不会相互纠缠。”加州理工大学博士后研究员、该研究的联合首席作者Kyunam Kim说科学机器人纸。

通过使用在步行和飞行之间的某处的混合运动,研究人员在运动方面获得两全其美。利奥的轻质腿通过支持体重的大部分来应对其推进器,但由于推动器与腿部接头同步控制,因此Leo具有不可思议的平衡。

“根据需要遍历的障碍类型,Leo可以选择使用步行或飞行,或根据需要混合两种。此外,狮子座能够表现出不寻常的机置演习,即使在人类中也需要掌握平衡,就像在懒散和滑板上行走一样,“帕特里克斯泰尔(Patrick Spieler)说科学机器人他目前就职于喷气推进实验室,该实验室由加州理工学院管理,隶属于美国宇航局。

狮子座站立2.5英尺高,配有两条腿部有三个致动的关节,以及四个螺旋桨推进器,以机器人的肩部成一定角度。当一个人走路时,他们调整他们的腿的位置和方向,导致它们的质心上升,而在身体的平衡保持的情况下。狮子座也走过这种方式:螺旋桨确保机器人随着它的行走而直立,并且腿部执行器通过使用同步的行走和飞行控制器来改变腿部的位置以移动机器人的质谱中心。在飞行中,机器人使用其螺旋桨单独使用并像无人机一样苍蝇。

“由于它的螺旋桨,你可以用很大的力量戳或推动LEO,而实际上不会把它撞翻,”加州理工学院研究生、《科学》杂志的合著者埃琳娜-索丽娜·卢普(Elena-Sorina Lupu, 21岁)说科学机器人纸。该项目于2019年夏天由《地球科学》的作者启动科学机器人论文和三名加州理工学院本科生,他们通过学院的暑期本科生研究奖学金参与了该项目(冲浪) 程序。

接下来,该团队计划通过创建一个更刚性的腿设计来改善LEO的性能,该设计能够承受更多的机器人重量,并增加螺旋桨的推力。此外,他们希望让LEO更加自主,这样机器人就能知道在不平坦的地形上行走时,有多少重量是由腿支撑的,有多少重量需要由螺旋桨支撑。

研究人员还计划用新开发的具有深神经网络的无人机降落控制算法.随着环境的更好理解,Leo可以根据最安全的是最安全的以及最少量的能量,从一个地方向另一个地方移动到另一个地方的最佳步行,飞行或混合动力运动的最佳组合做出决定.

“现在,Leo在步行期间使用螺旋桨来平衡,这意味着它使用能量相当低。我们计划改善腿部设计,使Leo步行和螺旋桨的最小援助平衡,“Lupu说,他们将在她的博士计划中继续在Leo上工作。

在现实世界中,为Leo设计的技术可以促进由受控腿部接头组成的自适应着陆齿轮系统的开发,用于空中机器人和其他类型的飞行车辆。该团队设想了未来火星旋翼飞机可以配备腿升降齿轮,以便在倾斜或不均匀的地形上降落,这些空中机器人的身体平衡可以保持在倾斜或不均匀的地形上,从而降低了挑战着陆条件下失败的风险。

本文标题为“一种两足行走机器人,可以飞行、滑绳和滑板。“共同队伍还包括Alireza Ramezani,前Caltech Proddoctoral Scholar,目前东北大学助理教授。该研究得到了CALTECH Gary Clinard Innovation Fund和Caltech自治系统和技术中心的支持。

作者:罗伯特·帕金斯

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