双足机器人Cassie更新上线,长出躯干与双手的它离一线“仿人机器人”更近了一步

双足机器人Cassie更新上线,长出躯干与双手的它离一线“仿人机器人”更近了一步

机器人大讲堂 欧美女星 2019-03-01 07:59:44 927


导读

双足机器人Cassie,一直以其独特的腿部造型,与轻盈的步态备受机器人界的关注。人们甚至认为这种先进的行走步态和Atlas相比并没有逊色很多,只是空有一双大长腿,总是感觉怪怪的。不过,从Agility Robotics最新公布的消息来看,近日Cassie终于长出了上半身,并取名为Digit



作者:溪岚

编辑:海蛟

 

新旧Cassie有何不同


与旧版Cassie相比,新版显得既高大威猛,又灵巧敏捷,它不光长出了躯干和双臂,还拥有了一个新名字——Digit。



虽然Digit的下半身依然是Cassie经典的“鸵鸟腿”,但鉴于其整体的仿人结构,我们似乎还应该把它归为“仿人机器人”的范围。



Digit在保留了双腿的基础上,将Cassie的臀部改装成了连接躯干的“胯骨”。Digit增添了上身躯干和两支4自由度的手臂,整体上身的设计十分简洁、紧凑与轻量化,增添了双臂的Digit会极大提升其操作能力、保持平衡能力以及摔倒后起身的能力。

 

躯干顶端的激光雷达以及躯干中的传感器都有助于Digit在行走中收集数据,使它能够在充满障碍的地方进行导航。

 

它的数字控制系统也进行了改造,通过API对爬楼梯、控制步态等高级行为进行控制。此外,Digit的躯干中容纳了两个多核CPU,以及一个可以由第三台计算机控制的模块化有效载荷舱,支持它进行额外的感知,并强化了它的学习能力。



而在这些改装中,最有实用价值的还是它的一双手臂。它的手臂拥有四个自由度,极大地扩展了它的灵活性。这双手臂可以用来保持平衡,在摔倒时支撑身体重新站起来,推开门等障碍物,以及最重要的,操纵和携带物体。

 

这就与Agility Robotics对于Cassie的最初应用设想挂上了勾,即让机器人送快递,为“最后一公里”添砖加瓦。



据研究人员介绍,Digit的手臂能够举起大约18公斤重的箱子,也能够将物体进行堆叠,尽管还在测试阶段,Digit却已经展示出了其担任快递小哥的不俗潜力。此外,研究人员也希望在加上手臂和传感器后,Digit能够真正在救灾等场景中发挥作用。

 

只是到目前为止Agility Robotics公司只公布了Digit的定妆照,并没有让人大饱眼福的视频发布。各位就先看看图片,然后让我们共同期待视频的后续发布吧!


Cassie之所以为“父”


聊完了Digit,我们再来聊聊Digit的“爸爸”Cassie。

 

这个“爸爸”可不是乱叫的,由于Digit的整体架构完全基于Cassie之上,连研究人员都开玩笑说“Digit is a direct descendant of Cassie.(Digit是Cassie的直系后裔)”。Digit能够完成快递小哥的使命,在楼梯和不同地形之间跑来跑去,主要就是基于Cassie稳定的双腿。

 

可以说没有Cassie就不会有Digit,所以“爸爸”这个称呼Cassie当之无愧。



那么Cassie到底为什么能够这么稳定且敏捷地移动呢?

 

原因一:更多的自由度

 

Cassie的两条腿每一条都有五个自由度,均由电机驱动。臀部有三个自由度,允许腿向前、后、侧三个方向摆动,与人类一致。



胫骨和脚踝上也分别有一个额外的自由度,这两个部分并不由电机驱动,而是附着在弹簧上,有助于机器人处理前进道路上的障碍物,就算踏在台阶边缘也可以保持平衡稳定。



原因二:更复杂的控制

 

Cassie所带的电机数量多,体积也较小,由于可移动的方向更多,移动到特定方向便要计算每个电机所需的不同扭矩,为此,控制器就需要考虑到腿的惯性以及电机和变速器的动态特性。

 

虽然控制变得更加复杂了,但是这样就能够实现更多行为以及更好的性能。例如下面这个在走动中立定的实验:



可以看出,Cassie从最开始摇摇晃晃的“不倒翁”一步一步变得稳定起来,最后连着走了几步再站定时也几乎不怎么晃动了。

 

原因三:上楼梯的步伐更加稳定

 

对于双足机器人来说,上楼梯从来都是一项不可避免的挑战。Cassie一向认为世界是平的,这让它的户外行走进行得十分轻松,它可以在土地或草丛中连续行走一个小时。



而当Cassie上楼梯时,这种想法就不再适用了,由于楼梯对于机器人来说是较为复杂的路况,它很有可能站立不稳,进而摔倒。



当控制器扩展到垂直方向,允许两条腿上下跨步,并增加了平滑过渡时,Cassie可以迈上楼梯,但只能保持动态稳定,不能保持静态也同样稳定。



接着,研究人员让Cassie在上楼梯的时候始终试图保持骨盆高度一致,而不是随着抬腿拔高身子,这样Cassie在上楼时的身形就稳定了许多。



尤其在连续登上几阶台阶时,Cassie的步伐显得更加坚定有力。



研究人员还跟Cassie开了个小小的玩笑:让Cassie连续上两个台阶,而地上其实只摆放了一层台阶,这种情况Cassie会如何处理呢?



可以看出,Cassie在上第二阶踏空时有一个明显的向上踮脚的动作,但这不存在的一节阶梯并未对它的平衡性产生影响,Cassie依然保持了稳定。如果此处替换成蒙眼的人类,在第二阶踩空的时候很有可能已经摔倒了。所以从某种意义上来说,Cassie的动态稳定性还是要比人类好了许多的。

 

有这样一个跑步爬楼梯都不在话下的底座作为基础,可以想见Digit将能够如何在无人快递领域大展身手了。

 

Agility Robotics表示,Digit将在年中公布定价,并从2020年第一季度开始交付,让我们一起期待关于Digit的更多信息吧。

 


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