從一個平臺跳躍到另一個平臺,再來一個后空翻!日前,一段人形機器人完美玩轉(zhuǎn)后空翻的視頻在互聯(lián)網(wǎng)上流傳開來,使人形機器人“阿特拉斯”(Atlas)一舉成為“網(wǎng)紅”。以希臘神話中力大無窮、雙肩支撐蒼天的擎天神來命名,“阿特拉斯”果然不負眾望,以鋼筋鐵骨之軀實現(xiàn)了漂亮的后空翻,標志著機器人研究領(lǐng)域的又一次飛躍。
現(xiàn)有的機器人“王國”包括固定、輪式、履帶式、雙足及多足等不同“種群”。以雙足和多足為主要特征的腿足機器人對惡劣地形環(huán)境適應(yīng)能力更強、研制難度更高,代表著機器人研究領(lǐng)域的技術(shù)巔峰。長期以來,各軍事大國都對腿足機器人研究表現(xiàn)出強烈興趣。開展“阿特拉斯”等腿足機器人研究,背后就是軍事應(yīng)用的巨大需求牽引。
請關(guān)注今日《解放軍報》的報道——
這個“后空翻”不簡單
■朱婧倩 ?張敏
翻個筋斗到底有多難
不就是機器人翻個“筋斗”,這還能有多難?不過,后空翻畢竟是個難度極高的動作,常人不易做到,就是體操運動員也要訓(xùn)練多時才能完成。
此次進軍“體操”界的機器人“阿特拉斯”,本身就是個“膘肥體壯”的大型雙足機器人,除在移動過程中要保持平衡外,還需要用雙腿來平衡體積龐大的上半身。為完成“后空翻”這個看似不可能完成的任務(wù),“阿特拉斯”從起跳、空翻到平穩(wěn)著地,整個過程需要手、腳、腰同時運動。它的“大腦”必須通過數(shù)學(xué)公式預(yù)先精確計算好各個部位的運動線路、方向和角度,然后機械地控制起、轉(zhuǎn)和落地。
萬事開頭難。就起跳而言,“阿特拉斯”需要提前對整個過程進行精確規(guī)劃。更重要的是,“阿特拉斯”要有強勁有力的雙腿,如果力量不夠大,就不能給翻轉(zhuǎn)留出足夠的時間,更談不上后續(xù)的動態(tài)調(diào)整?!鞍⑻乩埂蹦壳耙呀?jīng)配備了內(nèi)置驅(qū)動電池,通過有效的電量管理,可在瞬間爆發(fā)出驚人的巨大能量。
其實,空中翻轉(zhuǎn)過程才是真正“見功夫”的動作?!鞍⑻乩埂笔且粋€多自由度、多剛體的機器人系統(tǒng),姿態(tài)的精準控制異常復(fù)雜,需要機器人體內(nèi)各類姿態(tài)傳感器實時回傳狀態(tài)參數(shù)。通過匯聚來自“身體”各個部位的姿態(tài)信息,它的“運動中樞”才能根據(jù)算法進行控制決策,不斷優(yōu)化各個部位的參數(shù)指標。在空中的“阿特拉斯”處于拋物線運動狀態(tài),必須通過隨時改變姿態(tài)在落地前找準“亮相”的最佳姿勢。
即便一路“闖關(guān)”,“阿特拉斯”要想“平安著陸”也遠沒有想象的那么簡單。落地過程中需要應(yīng)對沖擊處理和保持平衡,無論是何種接觸面,“阿特拉斯”在與地面接觸的瞬間都將受到巨大的接觸撞擊。此時要利用液壓伺服控制系統(tǒng),來有效減輕瞬間沖擊力?!鞍⑻乩埂钡哪_部也會安裝多維力傳感器,對腳的受力狀態(tài)進行輔助控制。同時,落地一瞬間“阿特拉斯”的“關(guān)節(jié)”位置上移或下移一點,都有可能導(dǎo)致重心不穩(wěn)而摔倒,這對精準控制提出了更高要求。