加州理工学院的研究人员开发了一种双足机器人,它结合了双足行走和飞行姿势,使其极其灵活,能够执行滑板和走钢丝等复杂动作。
狮子座沿着拴在树间的绳子行走。。
这个机器人的设计灵感来自于鸟类在行走和飞行之间的各种行为,研究人员将其命名为LEONARDOLEO可以通过多关节腿和螺旋桨实现对自身平衡的精细控制
研究人员在他们的研究论文中说,由于其混合运动能力,低地球轨道可以执行人类和传统机器人难以执行的各种任务高空作业将是低地球轨道最适合的应用之一,例如维护高压线,油漆高空桥梁等
这项研究周三发表在《科学》的子期刊《科学机器人学》上,并出现在本月的杂志封面上论文是《A bipedal walking robot that can fly, slackline, and skateboard》
第一,改变传统的运动方式,让机器人能跑能飞。
现有的机器人大多可以在地面或空中运动,但几乎没有同时具备这两种运动模式的机器人此外,现有的机器人很少具备执行复杂任务的能力
地面机器人有多种形式,如腿,轮子,爬行等其中,双足机器人因其人的外形和能像人类一样行走,奔跑和跳跃而备受关注但地面机器人的运动容易受到崎岖地形的限制,其应用仅限于地面附近,难以在高空作业
飞行机器人可以无视各种崎岖的地形,从事遥感,送货,搜救,检查等高空作业但其自身的缺点也非常明显,比如能耗高,飞行时间短,载荷有限等此外,空中机器人在空中工作时需要首先照顾自身的稳定性,因此与地面机器人相比,在物理上更难与物体进行交互
研究人员综合了这两种机器人的优点,让LEO可以将行走和飞行结合起来进行混合运动,通过切换不同的运动模式来适应各种崎岖的地形。市场规模不断扩大的同时,研发水平也在持续提升。
狮子座走到台阶前,飞下台阶。
第二,75 cm的高度只有5 kg,肩膀上有4个螺旋桨。
狮子座体重2.58公斤,走路时整体高度75厘米它主要由一个躯干,一个螺旋桨推进系统和两条腿带尖跟组成
为了让它足够轻,LEO的腿部结构使用了碳纤维管和3D打印碳纤维增强尼龙接头来支撑滚珠轴承它的两条腿是对称的每条腿都有三个伺服电机,一个在骨盆,另外两个在臀部前后三个伺服电机共同控制腿部的运动
狮子座的肩部装有四个对称放置的螺旋桨,以稳定和控制行走和飞行运动。报告显示,当前我国工业机器人自主研发进程提速,应用领域向更多行业拓展,工业机器人核心零部件自主化步伐明显加快。
低地球轨道的电子和机械部件。
低地球轨道可以通过其机载计算机和传感器套件完全自主运行根据要跨越的障碍类型,狮子座可以选择步行或飞行,或者根据需要将两者混合使用
在行走过程中,LEO的推进器保证他在行走时能够保持直立,腿部执行器通过改变腿部的位置,使机器人重心前移,从而实现行走在飞行中,低地球轨道可以单独使用螺旋桨,像无人机一样飞行
第三,滑板,走钢丝,高空作业是最大的应用方向。
由于它的混合运动能力,研究人员发现它可以完成一些传统机器人难以完成的动作,比如在绳索上行走和滑板。而且抗干扰能力强,在3.8 m/s的风速下也能保持稳定.
狮子座在障碍物上滑行。
研究人员在论文《:》中说,也许低地球轨道最合适的应用是那些涉及高空作业的应用,这通常对人类来说是危险的,需要机器人来代替。
例如,目前高压线路的检测依靠专业人员,他们不仅要远距离检查线路,还要走在线路上进行检查和维护有了LEO,就不再需要派人员爬电线了,只需要让机器人飞到高压线上,沿着电线行走进行维护工作,这样会降低维护成本,降低坠落伤亡的可能性
除了这些功能,为低轨设计的技术也可以促进自适应起落架系统的发展研究团队假设未来的火星旋翼机可以配备腿式起落架,使其在倾斜或不平的地形上着陆时保持平衡,从而降低着陆失败的风险
接下来,该团队计划通过完善腿部设计来提高LEO的性能,使其更坚固,从而支撑更重的机器人并增加螺旋桨的推力此外,他们还希望低地球轨道能够更加自主,这样当机器人在崎岖的地形上行走时,它就可以知道腿支撑了多少重量,螺旋桨需要提供多少推力
研究人员还计划为LEO配备一种新开发的控制算法,利用深度神经网络控制无人机的着陆,使机器人能够更好地了解环境,决定步行,飞行或混合运动的最佳组合,以最安全,能耗最低的方式从一个地方移动到另一个地方。作为我国高端制造业的代表之一,近年来工业机器人核心零部件自主化率不断提升,正逐步形成自主可控的产业链生态。
结论:可跑可飞,使得双足机器人的应用空间更加广阔。
双足机器人因其人的外形可以模仿人类完成各种任务可是,由于环境和地形条件的限制,双足机器人的运动在许多情况下受到限制
LEO将行走和飞行结合起来,使双足机器人边跑边飞,打破了地形的障碍,使其具有更广阔的应用空间。
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