波士顿动力狗获青岛得3D打印的机器人副本—并且它是开源的
发布时间:2020-07-14 09:10
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我们已经看到青岛3D打印的机器人能够完成许多任务,从纹身一个人的手臂和敲锣  到吸尘,建造房屋和修剪草坪。但是能够执行复杂动作(例如跳跃,行走和在不同类型的地形中导航)的机器人要么太昂贵,要么太简单而不能做很多事情。但是一个新的开源机器人可以改变这一点。

从研究者工程NYU坦登学校,其在运动实验室机器,以及德国马普智能系统(MPI-IS)合作创建了一个四足机器人,名为独奏8,这是大约一个狗的大小,快速,易于组装,成本相对较低,而且一点也不令人毛骨悚然。但是关于机器人的最好的事情是它是开源的,这意味着其他研究实验室可以轻松地复制和修改它。

动作序列示例:a)腿部可以在所有四种膝盖配置之间切换,b)髋关节旋转能力超过360°,并且导航空间很小,可以先向后旋转腿部,然后旋转到台阶上,c)机器人摔倒在后,可以重新调整腿部姿势,并且无需转动行李箱即可站起来。

纽约大学丹登分校电气与计算机工程和机械与航空航天工程副教授Ludovic Righetti领导了Solo 8协作小组,其使命是使机器人技术的教学和研究更加便捷。在开放动态机器人计划(Open Dynamic Robot Initiative)的支持下,Righetti和MPI-IS研究人员  Felix Grimminger和AlexanderBadri-Spröwitz  于2016年在Righetti的ERC起始资金的资助下开始了该项目。

时至今日,关于他们的工作的  论文最近在虚拟的国际机器人与自动化国际会议(ICRA)上发表,并已在《机器人与自动化快报》期刊上发表。

“我们提出了一个新的开源扭矩控制腿式机器人系统,其核心是低成本,低复杂度的执行器模块,”抽象人士说。“我们还提出了一种新颖的足部接触传感器,适用于有强烈冲击的腿部运动。由八个相同的执行器模块和四个带有脚部接触传感器的小腿组成的2.2千克四脚机器人,运动范围大。利用标准的塑料3D打印和现成的零件,可以生产出轻巧且便宜的机器人,从而可以在研究社区内快速分发和复制。”

 

Solo 8就像一个昂贵得多的机器人:它的活动关节和扭矩控制的电动机使它可以在多个方向上行走,跳跃,并在跌落时自行捡起。

“ Solo具有一些新颖的功能,我们将来有兴趣探索。例如,它具有广泛的运动范围。” “当机器人摔倒在地时,它可以以其他方式配置腿并站起来。或者它可以从24厘米的站立高度跳到65厘米。”

无刷执行器模块(a)组装,(b)单个零件。BLDC电机(1),两部分式3D打印外壳结构(2),高分辨率编码器(3),同步皮带(4)和输出轴(5)。无刷电机(6),光学编码器(7),同步带(8),轴承(9),紧固件(10),机械零件(11)和3D打印零件(12)。除11外,所有零件均可现货供应或青岛3D打印服务。电机轴和皮带轮(11)可以用库存材料加工。(c)小腿脚接触开关组件。

Solo 8的重量仅为2公斤多一点,比大多数其他四足机器人具有更高的功率重量比,这使其在实验室中更安全,更轻松地操作,甚至可以将其放在背包中。它的所有组件都可以购买青岛3D打印机,并且该团队已根据BSD 3条款许可在GitHub上免费提供了构建文件。该团队将机器人设计为开放源代码平台的决定将使其他研究人员受益,因为他们将能够收集和共享自己实验中的数据,从而在机器人技术领域取得更快的进步。

Righetti说:“已经有很多大学与我们联系,并希望复制我们的机器人并将其用作研究平台。”

一个示例是MPI-IS的经验推理部门,该平台使用该平台开发能够操纵对象的机器人手指。其他潜在的研究领域包括极动态的运动,例如跑酷行为。调查基于动物的肢体运动;环境操纵,例如按钮;整合具有先进通讯技术的机器人;以及针对动态和复杂行为的强化学习。

“我们的机器人平台是快速原型制作和构建高性能硬件的理想基础。作为回报,我们受益,因为其他研究人员可以为该项目做出贡献;例如法国LAAS-CNRS的同事开发了一个电子板,以帮助通过WiFi与机器人进行通信。而且,可以在平台上快速测试复杂的控制和学习算法,从而减少了从构思到实验验证的时间。” Righetti解释说。“这大大简化了我们的研究,我们的开源方法使我们可以将算法与其他实验室进行比较。在我位于纽约的实验室中,我们已经开发了非常有效的运动优化算法,但是在一个复杂的重型机器人上进行测试可能需要数名研究人员完成半年的工作,而使用Solo则可以更轻松地完成。

 

那么,团队如何创建Solo 8?Badri-Spröwitz说,这需要“广泛的专业知识”和几年的努力:

“我们的平台是几个团队的综合知识。现在,全球任何实验室都可以在线,下载文件并打印零件,然后从目录中购买剩余的组件。每个人都可以在几周内添加更多功能。完成–您拥有了世界一流的机器人。”

但是,所有的工作都得到了回报,正如Badri-Spröwitz估计,其他研究团队只需几千欧元就可以轻松创建自己的Solo 8版本。该机器人以其八个致动关节而得名,该关节可以使每条腿改变其长度和角度。但是,在最新版本的机器人上进行的测试是每条腿三个自由度,总共12个。这使其具有更多的用途,并能够执行更复杂的行为,例如侧身行走。

 

它还具有扭矩控制的电动机,其作用类似于动物腿的弹性肌腱和肌肉-这使Solo 8能够以“类似于弹簧的行为”运动。

“请注意,机器人使用的是虚拟弹簧,而不是机械弹簧。作为虚拟弹簧,可以对其编程,”Badri-Spröwitz解释说。“例如,您可以将弹簧的刚度从软调节到硬,这很有趣,因为我们看到人和动物的刚度变化,并且通过调节刚度,机器人可以实现自适应和鲁棒的运动行为。”

像这样的开源项目确实符合制造者社区的精神-通过与他人共享我们的知识,而不是将其保留给自己,我们可以共同努力,实现伟大的成就,甚至挽救生命。