一种仅使用一个执行器即可行走的双足机器人

导读 卡内基梅隆大学的一个机械工程师小组与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的同事合作,设计并制造了他们所说的有史以来最简单的步行机器人。他们

卡内基梅隆大学的一个机械工程师小组与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的同事合作,设计并制造了他们所说的有史以来最简单的步行机器人。他们写了一篇论文,描述了他们用于构建机器人的想法以及导致其简单性的因素,并将其发布在arXiv预印本服务器上。

在过去的几十年里,机器人工程师一直致力于创造能够像动物或人类一样平稳地用两条腿行走的机器人。截至目前,这些努力已取得成效,但最终目标尚未实现。机器人仍然像机器人一样行走。

随着步行机器人设计工作的进展,许多涉及电机、液压、处理芯片和其他各种零件的工程也得到了发展。结果往往异常复杂、精密且昂贵。正因为如此,许多人想知道是否有一种不那么复杂的方法来做事情。在这项新的努力中,研究团队采取了一种全新的方法来解决这个问题,并找到了一种方法来大大简化机器人两条腿行走所需的功能。

该团队的工作灵感来自于加拿大工程师 Tad McGeer 的工作,早在 20 世纪 80 年代末,他就建造了一个简单的机器人,没有电机、执行器或计算机来控制其运动。相反,它的设计允许机器人以轻松的步态沿着稍微倾斜的平面大步走下。研究人员指出,这是通过在设计中巧妙利用平衡和重力而实现的。

在重新审视这种方法时,研究人员设计了一种类似的机器人,只需一个执行器就可以在水平面上行走。他们的想法是建造一个机器人,只用连接在一起的腿制成,可以行走。结果是他们将机器人命名为 Mugatu。

它有两条腿,在顶部连接在一起。每条腿的底端都有一只脚,但没有膝盖。它的所有部件都被设计成利用重力——例如,脚的形状允许机器人来回滚动,但也可以稍微转向一侧或另一侧。

腿的组合方式也确保机器人的重心始终低于每只脚的曲率中心。这意味着如果机器人失去平衡,它总是会滚回到直立位置。他们还添加了另一个功能——当双脚并拢站立时,机器人总是会稍微向后倾斜,从而允许一条腿抬起而不会碰到地面。

最终的结果是机器人的所有部件都平衡在一起,确保它能够行走而不会跌倒,同时仅使用一个执行器作为动力源。该设计还被证明是高效、节能的。该团队最后表示,他们的设计只是创建新型双足机器人的第一步,这种机器人更多地依赖于腿部设计,而不是移动它们的方式。