排雷排爆、危險(xiǎn)氣體偵查、救援……“機(jī)器狗”遠(yuǎn)不止于馱貨
不久前，扛著重物爬泰山的“機(jī)器狗”在網(wǎng)絡(luò)上吸引了很多人的關(guān)注。這樣的“機(jī)器狗”，學(xué)名叫四足機(jī)器人，是一種仿生機(jī)器人，也就是模仿自然界中四足動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式，除了四足機(jī)器人，還有模仿昆蟲的六足機(jī)器人，這些機(jī)器人具備步行、跑步、上臺(tái)階等等多種運(yùn)動(dòng)能力。它們是怎樣擁有這些能力的？這些能力在生活中又有哪些應(yīng)用？
中國電科二十一所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心副主任 范春輝：這款四足機(jī)器人具備十二個(gè)電動(dòng)關(guān)節(jié)。每條腿具備三個(gè)電動(dòng)關(guān)節(jié)，在它行走的過程中，三個(gè)電動(dòng)關(guān)節(jié)可以通過我們的控制算法，通過不同的步態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)前后左右任意行走。內(nèi)嵌式的相機(jī)可以在陌生的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知和探測圖片識(shí)別。
背著東西前行、靈活上下樓梯，與其它機(jī)器人相比，它最大的優(yōu)勢是能夠適應(yīng)不同的地形，按需作業(yè)，包括偵察、救援、勘探等。
中國電科二十一所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心副主任 范春輝：原來我們工業(yè)機(jī)器人或服務(wù)機(jī)器人中，最常見的是輪式機(jī)器人、履帶式的機(jī)器人，但實(shí)際上這兩類機(jī)器人都不能解決一個(gè)痛點(diǎn)問題，就是復(fù)雜環(huán)境，無法在里面進(jìn)行靈活移動(dòng)。
為了解決復(fù)雜環(huán)境下的移動(dòng)困難，腿足式機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。四足機(jī)器人，最早是以簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)，通過不斷研發(fā)，如今不僅具備強(qiáng)大的地形適應(yīng)能力，還擁有智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用更加廣泛。
中國電科二十一所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心副主任 范春輝：四足機(jī)器人整個(gè)行進(jìn)速度最高差不多可以達(dá)到6到8公里每小時(shí)，這也就是相當(dāng)于人小跑的狀態(tài)了。對于快速更換電池和與用戶的交互體驗(yàn)這塊目前發(fā)展比較成熟，包括手機(jī)App、人機(jī)交互的界面，實(shí)際上都是比較友好的設(shè)計(jì)。目前四足機(jī)器人的載重比做得比較好，能達(dá)到0.5至0.6就比較好了，那這個(gè)0.5至0.6更多指跟它的自重比，一般來說，60公斤的四足機(jī)器人能夠額定載重到30公斤。
定制款“機(jī)器狗” 應(yīng)用場景更廣泛
四足機(jī)器人正以其獨(dú)特的優(yōu)勢，逐步進(jìn)入大家的生活中，不僅如此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在還能根據(jù)不同場景下的個(gè)性化需求，定制開發(fā)具備更多功能的四足機(jī)器人。
這款四足機(jī)器人就是專門面向?qū)嶋H應(yīng)用場景打造的多載荷多功能“機(jī)器狗”，作為基礎(chǔ)款，它搭載的視覺感知模塊可以說是“火眼金睛”，不僅能自動(dòng)識(shí)別地形，實(shí)時(shí)更新規(guī)劃路線、自主避障，還能自主構(gòu)建環(huán)境三維地圖。根據(jù)用戶的個(gè)性化需求，基礎(chǔ)款能輕松升級成定制款。
中國電科二十一所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心副主任 范春輝：比如像園區(qū)，最常見的像化工園區(qū)，那么它對于危險(xiǎn)氣體識(shí)別，包括危險(xiǎn)源識(shí)別，有一定要求。那么四足機(jī)器人就可以在這一塊做一個(gè)定制化開發(fā)，搭載我們氣體探測器，搭載雙目相機(jī)，來實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)源識(shí)別或者危險(xiǎn)氣體偵查。
中國電科二十一所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心副主任 范春輝：另外一類，像這種消防救援環(huán)境和特種環(huán)境下，我們四足機(jī)器人要面向的是排雷排爆，或者說是安置危險(xiǎn)的爆炸物，那么這個(gè)四足機(jī)器人可以采用搭載兩條機(jī)械臂進(jìn)行危險(xiǎn)物安置等這樣的工作。
除了定制化、專業(yè)化的設(shè)計(jì)開發(fā)，高校和科研機(jī)構(gòu)也在對其算法等進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新。
中國電科二十一所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心工程師 李昀佶：控制算法也是有人工智能的算法加持，所以它的控制運(yùn)動(dòng)的性能也在不斷提升，（還有）軟件，因?yàn)闄C(jī)器人它是要用所有的代碼，去完成它的元器件和元器件的交互，以及算法與這個(gè)硬件之間的交互，所以說軟件（的穩(wěn)定性提升）也是必不可少的。
提升電池續(xù)航能力 四足機(jī)器人未來可期
四足機(jī)器人行動(dòng)自如能負(fù)重，可以幫我們干不少急難險(xiǎn)重甚至有危險(xiǎn)的工作，要想讓機(jī)器人做好這些工作，它的續(xù)航時(shí)間、負(fù)載能力、智能化水平等方面，都需要不斷迭代升級。
現(xiàn)在市面上的四足機(jī)器人，電池續(xù)航時(shí)間在2到4個(gè)小時(shí)，很難滿足長時(shí)間、高強(qiáng)度的任務(wù)需求。而電池的重量和體積是影響續(xù)航能力的關(guān)鍵因素之一，為了增加續(xù)航時(shí)間，往往需要增加電池的重量和體積，但這又會(huì)對四足機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性和負(fù)載能力造成影響。
中國電科二十一所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心工程師 李昀佶：在未來的三到五年，四足機(jī)器人一定會(huì)得到比較大的突破，因?yàn)楝F(xiàn)在新能源汽車的領(lǐng)域也在研究電池，如果這一領(lǐng)域得到了突破的話，整個(gè)的機(jī)器人的續(xù)航就能得到解決。
借助算法訓(xùn)練 推動(dòng)機(jī)器人提升自主能力
此外，智能化水平也是當(dāng)前要重點(diǎn)提升的方向，借助算法訓(xùn)練，讓機(jī)器人在陌生環(huán)境下，不用提前對環(huán)境建立模型，就可以完成一定程度的自主動(dòng)作。
中國電科二十一所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心工程師 李昀佶：隨著人工智能技術(shù)提升，后面的模型驅(qū)動(dòng)可以變成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。如果有大量的數(shù)據(jù)的話，就可以通過類似端到端的這樣一種智能算法，我們?nèi)ビ?xùn)練它的對于物理世界的感知，那么它們就可以像我們?nèi)艘粯樱吹绞裁淳湍芨兄鰜硎鞘裁础?span style="display:none">Ub4知多少教育網(wǎng)-記錄每日最新科研教育資訊
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