為解決最后一公里問題,街頭除了像鋼鐵俠似的餓了么小哥裝備的外骨骼,也有迷你輕巧的小家伙,蘇黎世團(tuán)隊研究人員們研發(fā)出一款具有平行彈性跳躍機(jī)構(gòu)的雙輪平衡機(jī)器人——Ascento。二代的Ascento重10.4公斤,最高跳躍高度為0.4米,速度可達(dá)每小時8公里,是為室內(nèi)環(huán)境設(shè)計的緊湊靈活的跳躍機(jī)器人。
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Ascento結(jié)合了兩種類型的機(jī)器人的優(yōu)勢。它站立在兩個大輪子上,但是三段式腿將它們連接到身體上。機(jī)器人通過四個馬達(dá)保持平衡和機(jī)動:其中兩個位于車輪中,另外兩個安裝在腿部與身體的連接處。
Ascento的腿彼此獨立,可以分別拉直或彎曲。將支腿保持在穩(wěn)定的彎曲位置的工作主要是通過安裝在支腿兩個主要部分連接處的扭力彈簧來完成的。
Ascento項目由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的9名本科生組成的團(tuán)隊運(yùn)作。最初,該機(jī)器人具有良好的設(shè)計,但是由于算法的原因,其優(yōu)點并未得到充分披露,并且使其無法實現(xiàn)與兩足輪機(jī)器人波士頓動力Handle機(jī)器人相同的技能。機(jī)器人最初能夠跳到小高度并且跌倒后起身。使用新版本的控制算法,具有相同設(shè)計的Ascento變得更加穩(wěn)定,并能夠抵抗外部干擾。
輪子和腿的組合使它能在平坦的地面上快速移動,并通過跳躍來克服障礙。它身材小巧,能夠在室內(nèi)自由活動,展示出了令人眼前一亮的室內(nèi)靈活性和機(jī)動性。
由一篇題為Ascento: A Two-Wheeled Jumping Robot的文獻(xiàn)我們了解到,該機(jī)器人主要用于室內(nèi)巡檢,平整地面用輪子快速移動,并通過跳躍來越障。
文章主要展示了Ascento能夠在平坦的表面上快速導(dǎo)航,并通過跳躍越過障礙。該系統(tǒng)的拓?fù)鋬?yōu)化、3D打印機(jī)械設(shè)計已被證明重量輕且耐沖擊。此外,基于模型的魯棒LQR控制器已在原型系統(tǒng)上成功實現(xiàn)。在原型系統(tǒng)的多項實驗中,展示了自主跳躍到一個臺階上,以及從跌倒中恢復(fù)到不同位置的能力。最后,機(jī)器人的操作環(huán)境可以通過結(jié)合腿部機(jī)器人的地形適應(yīng)原理從室內(nèi)擴(kuò)展到室外。
根據(jù)論文介紹,Ascento的結(jié)構(gòu)是利用 topology optimization (拓?fù)鋬?yōu)化)創(chuàng)建的,并且是3D打印的。優(yōu)化的結(jié)構(gòu)使得移動和跳躍能夠解耦,并使機(jī)器人能從各種倒地只帶恢復(fù)。平衡穩(wěn)定采用 linear quadratic regulator (LQR) controller(線性二次調(diào)節(jié)器)進(jìn)行控制,跳躍和倒地恢復(fù)使用 sequential feed forward controller with feedback tracking (順序前置反饋)控制。
事實上,巡檢機(jī)器人在工業(yè)和家庭中都有很廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的無人機(jī)雖然能夠滿足易操作和很好的機(jī)動性,但是負(fù)載能力差、飛行時間短。蘇黎世團(tuán)隊闡明了現(xiàn)在輪式或足式機(jī)器人在單方面的性能很優(yōu)秀但是卻不能做到兼顧其它能力。而履帶式機(jī)器人的精度差、效率低(由于打滑)。因此有必要結(jié)合輪、足兩者的優(yōu)勢。
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