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| 本文作者： 付靜 | 2021-03-02 17:40 |
2020 年 11 月 20 日，鵝廠(chǎng)官宣養(yǎng)狗。
作為國(guó)內(nèi)首個(gè)能完成走梅花樁復(fù)雜挑戰(zhàn)的四足機(jī)器人，這只名叫 Jamoca 的機(jī)器狗子功夫了得。
而就在今天，鵝廠(chǎng)又帶了一只狗子 Max 來(lái)炫技！
一個(gè)陽(yáng)光明媚的日子，Max 要接受「鐵狗五項(xiàng)」挑戰(zhàn)。
先來(lái)熱個(gè)身。
第一項(xiàng)中，不走尋常路的 Max 輕松跨越了障礙。
第二項(xiàng)是「低位過(guò)桿」，只見(jiàn) Max 輕輕俯下身子，從橫桿下輕松鉆過(guò)。
接下來(lái)是傳統(tǒng)技藝「跳高」。
接著，Max 要拼速度了，正所謂“坎坷地面靠腿走，平坦地形靠輪行”，據(jù)說(shuō)輪式速度最高能達(dá)到 25 公里/小時(shí)。
最后則是「平穩(wěn)性測(cè)試」，看看這只狗子的小腦是否發(fā)達(dá)？
不管是被飛來(lái)的足球擊中、跌倒后快速自主起身，還是后空翻，都是一個(gè)字：穩(wěn)！
這只大秀絕技的 Max，其實(shí)是騰訊首個(gè)軟硬件全自研的多模態(tài)四足機(jī)器人，它同樣來(lái)自騰訊 Robotics X 實(shí)驗(yàn)室，與機(jī)器狗 Jamoca 師出同門(mén)。
據(jù)了解，Max 采用的是足輪融合一體式設(shè)計(jì)，除了上述幾項(xiàng)關(guān)鍵技能，還能雙腿站立拜年討紅包（福利見(jiàn)文末）。
那么，作為騰訊 Robotics X 實(shí)驗(yàn)室繼會(huì)走梅花樁的機(jī)器狗 Jamoca 和自平衡自行車(chē)之后的又一科研進(jìn)展，Max 涉及到了哪些關(guān)鍵技術(shù)？
實(shí)際上，當(dāng)前機(jī)器人移動(dòng)能力研究主要有兩大主流方向。
一是足式運(yùn)動(dòng)——足式機(jī)器人十分靈活，能跑、能跳、能爬樓梯、能翻越障礙，適應(yīng)多種復(fù)雜的地形和環(huán)境。
【波士頓動(dòng)力公司機(jī)器狗 Spot】
【云深處科技的機(jī)器狗絕影】
二是輪式運(yùn)動(dòng)——輪式機(jī)器人能像汽車(chē)一樣穩(wěn)定、快速地運(yùn)動(dòng)，相比足式機(jī)器人更適合現(xiàn)代城鎮(zhèn)中道路平坦的情況。
【ANYbotics 公司機(jī)器狗 ANYmal】
也就是說(shuō)，場(chǎng)景不同，對(duì)機(jī)器狗的需求不同——騰訊 Robotics X 實(shí)驗(yàn)室自研了足輪融合方案，出品的 Max 兼具不同移動(dòng)模式，無(wú)疑將更契合人類(lèi)社會(huì)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，更為靈活。
具體來(lái)講，他們提出了一種離合式足輪一體化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
該實(shí)驗(yàn)室給 Max 增加了一個(gè)質(zhì)量約 20g 的微型直線(xiàn)電機(jī)，使得膝關(guān)節(jié)電機(jī)同時(shí)作為足式和輪式運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源。
這種設(shè)計(jì)有 2 個(gè)特點(diǎn)：
基本不會(huì)增加 Max 的腿部慣量。
Max 在輪式運(yùn)動(dòng)下的能耗相比傳統(tǒng)足輪融合方案降低了約 50%。
這里值得一提的是，在本體設(shè)計(jì)上，傳統(tǒng)足輪融合方案是在足底增加輪轂電機(jī)，相比騰訊的方案，這樣會(huì)使狗子的腿變得笨重，行走起來(lái)不夠順暢，靈活性也會(huì)有所降低。
同時(shí)，Max 的輪式結(jié)構(gòu)采用了特殊設(shè)計(jì)，輪式運(yùn)動(dòng)速度可提升數(shù)倍，也就是前文所說(shuō)的最高 25 公里/小時(shí)的速度。
在「鐵狗五項(xiàng)」挑戰(zhàn)中，雷鋒網(wǎng)編輯注意到了 Max 的兩大特點(diǎn)。
首先是敏捷的反應(yīng)力。
實(shí)際上依托于實(shí)驗(yàn)室自研的軟硬件系統(tǒng)框架，Max 有著敏銳的“神經(jīng)系統(tǒng)”，做到了亞毫秒級(jí)力控，也就大大降低了軟硬件系統(tǒng)延遲，對(duì)外界的響應(yīng)能力得到提升。
其次是出色的平衡力。
原因在于，在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制算法上，Max 既延續(xù)了 Jamoca 的魯棒控制算法，又擁有了更發(fā)達(dá)的“小腦”，實(shí)現(xiàn)了四足到雙輪站立的炫酷演示。
針對(duì)足式運(yùn)動(dòng)，Max 基于自研的魯棒控制算法，平均計(jì)算耗時(shí)小于 0.3ms，擁有摔倒自行恢復(fù)的技能，即使遭受大沖擊摔倒，也能自行恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)用性與可靠性大大提高。
針對(duì)輪式運(yùn)動(dòng)，Max 綜合了 NLMPC（Nonlinear Model Predictive Control，非線(xiàn)性模型預(yù)測(cè)控制）算法、QP（Quadratic Programming）優(yōu)化、柔順控制算法，完成了從趴地狀態(tài)到雙輪站立的起擺、平衡抗擾、落地控制。
同時(shí)，相比目前市面上僅使用雙輪完成平衡的移動(dòng)設(shè)備，Max 還擁有多個(gè)關(guān)節(jié)，在控制難度上更具挑戰(zhàn)性，站立后的演示場(chǎng)景也將會(huì)更多樣。
最后彩蛋奉上，Max 給您拜個(gè)晚年~
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