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我動你也動 我跳你也跳 MIT小愛馬仕機器人同你感同身受

時間:2019-10-31 來源:機器人在線 閱讀:532 原創

不知道你對Spielberg電影“ Ready Player One”中的觸覺服是否有印象?電影中,觸覺服將人類與VR頭像連接。實際中,MIT將人類與機器人連接。



近日,麻省理工學院的研究人員又展示了新的黑科技,該機器人稱為Little HERMES(小愛馬仕),會“借用”操作員的身體機能,當操作員做出移動時,Little HERMES會迅速做出相應的移動。



Little HERMES的主要組件:

(A)定制執行器,用于承受沖擊并能夠產生高扭矩。

(B)輕型肢體,慣性低,腿部擺動快。

(C)具有三軸接觸力傳感器的堅固耐用的輕型腳踏傳感器。

(D)堅固的IMU來估計機器人的軀干姿態,角速度和線性加速度。

(E)National Instruments的實時計算機sbRIO 9606,用于機器人控制。

(F)串聯兩個三節鋰聚合物電池。

(G)剛性輕巧的框架,可最大程度地減少機器人的重量。



然而,能步行和跳躍的機器人并不新奇,Little HERMES有什么特別之處呢?


研究人員表示,Little HERMES可以成為更有能力的救援機器人,但要建造具有與人類相當的運動和決策能力的全自動機器人仍然是一個挑戰。可能需要更先進的遠程操作系統。


麻省理工學院仿生機器人實驗室主任Sangbae Kim和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校教授助理Jo?o Ramos在發表在《科學機器人》上的論文中指出,現有的遠程操作系統通常無法有效地使操作員的動作與機器人的動作相匹配。另外,常規系統不向人類遠程操作者提供關于機器人正在做什么的物理反饋。他們的新方法解決了這兩個限制,并且為了了解其在實踐中的工作方式,他們建立了Little HERMES。


這種策略的挑戰在于將人體運動正確地映射到機器人上,同時告知操作員機器人重現運動的緊密程度。


因此,研究提出了一種針對該雙邊反饋策略的解決方案,以控制雙足機器人與操作員同步地采取步驟,跳躍和行走。通過(i)將人體運動數據的核心部分實時縮放到機器人比例,以及(ii)向操作員施加與人和機器人之間的相對速度成比例的反饋力,從而實現了這種動態同步。


今年年初,該項目研究人員撰寫了關于Little HERMES的深入文章,他們描述了系統的兩個主要組件:


“我們正在構建一個遠程機器人系統,該系統包括兩部分:具有敏捷性和動態行為的類人動物,以及一種新型的雙向人機界面,該界面將您的運動發送給機器人,并將機器人的運動發送給您。因此,如果機器人踩到碎片并開始失去平衡,操作員會感到同樣的不穩定,并會本能地做出反應以防止跌倒。然后,我們捕獲該物理響應并將其發送回機器人,這也有助于避免跌倒。通過這種人機交互,機器人可以利用操作員固有的運動技能和瞬間反射來保持立足點。您可能會說我們正在將人的大腦放入機器中。”



麻省理工學院的研究人員為控制Little HERMES而建立的人機界面與傳統的人機界面的不同之處在于,它依靠操作員的反應來提高機器人的穩定性。研究人員稱其為平衡反饋接口或BFI。


BFI的主要模塊包括:

(A)軀干和腳的自定義界面附件,旨在捕獲高速(1 kHz)的人體運動數據。

(B)兩個欠驅動模塊,用于跟蹤軀干的位置和方向,并向操作員施加力。

(C)每個致動模塊具有三個自由度,其中一個是由直流無刷電機致動的推/拉桿。

(D)一系列具有被動關節的連桿,這些被動關節連接到操作員的腳上并跟蹤其空間平移。(E)National Instruments的實時控制器cRIO 9082,用于關閉BFI控制回路。


以下是關于實驗的更多錄像,展示了Little HERMES的步進和跳躍,向前和向后走幾步以及如何保持平衡。觀看直到最后,你可以看到在實驗中Little HERMES不成功的步進。



MIT研究人員表示,他們希望將具有類似設計的機器人腿用于更高級的類人動物的一部分。他們設想有一個快速移動的四足機器人,該機器人可以在各種地形中運行,然后轉變為雙足機器人,用雙手進行靈巧的操縱。


這可能涉及合并一些麻省理工學院研究人員在他們的實驗室中建造的機器人,可能在獵豹和HERMES或迷你獵豹和小HERMES 之間創建機器人混合體。


我們等不及要看看最終的機器人會是什么樣子。


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