DLR是欧洲最优秀的机器人实验室之一,90年代初期其因为希望将机械手臂送上太空代替人类,开始开发轻量化机械臂,拥有LWR,Hasy,人形机器人Justin和TORO等多个知名机器人。最近,YouTube上一段TORO机器人控制平衡的视频引来不少点击,其实TORO机器人已经经历了几个版本的「升级」,今天我们就来介绍一下德国宇航局的人形机器人TORO以及它的伙伴们。

大家看TORO的样子,有没有觉得它和我们之前介绍过的一款名为RollinJustin的人形机器人有些像,RollinJustin也出自DLR实验室,曾向我们展现过优秀的家务能力,还能协助太空宇航员。

(机器人RollinJustin)

有腿的仿人机器人要能执行多种任务。它们要能与环境互动,遇到外部障碍时能扭转身体,同时还要保持稳定协调的平衡。为此,研究人员提出一种新的控制方法,把多级别控制和平衡结合。他们在仿人机器人TORO身上模拟了这种方法。为了达到恰当平衡,他们先把所有的任务力/力矩分配到终端受动器,然后按照任务级别映射到连接空间。

TORO的总重量约为75千克,高度约为160厘米。是基于前DLR-Biped双足类人机器人设计而来。为了适应腿部基础并减少行走时的负荷,研究人员重新设计了髋部结构。前两个肩关节由DLR轻型机器人手臂的一部分组装,而其余部分则是定制的。

为了与环境相互作用,TORO的手臂配备了铰接式指针。由于TORO将主要用于研究与全身动力学相关的控制导向问题,因此研究人员决定使用相当简单但坚固的假手。这些手能够与环境进行多种交互,但在灵巧操作方面则受到一些限制。对于环境感知和运动估计,该系统配备有立体摄像头,IMU和Kinect感测器的致动头。

下面这个机器人是DLR研发的拟人机器人David。以前David是被称为DLR手臂系统,具有可变刚度执行器(VSA)的关节,其在传动系中具有机械可调节的灵活性。其发展的一个目标是接近人的能力,特别是在动力学,灵活性和稳健性方面。该机器人于2010年首次公开展出。

别看David是一个成年人的样子,重量只有26公斤,具有41个自由度,165个位置感测器,据说在与人类相近的工作空间内,其工作速度可以与人类相媲美。David对机械弹簧产生的冲击具有很强的抵抗力,所有关节都具有可变刚度,能实现通过弹簧储能的动态运动。

和RollinJustin长得比较像的另一个机器人叫SpaceJustin,是一个人形上身,由两个轻型机器人手臂,两个DLR-HIT手,一个躯干和一个头部组成。

DLR还研发过一个蜘蛛外型的Crawler机器人,足迹5厘米x 38厘米,离地间隙最大12厘米。质量3.66千克,具有18个活动腿关节。有效载荷为3公斤,速度高达20厘米/秒,该机器人于2008年首次向公众展示。

针对地面和地外探测,研究人员为DLR Crawler开发的所有运动和导航相关演算法都集中在先验未知的GPS拒绝环境。DLR爬行器的步态演算法采用高度灵活,分散的方法,其中相邻的腿通过抑制或激发步伐运动而相互影响。

因此,DLR爬行者的步态不显示固定模式,而是根据命令速度和腿与当地环境的相互作用而出现。为了在未知地形中导航,DLR Crawler还装有立体摄像头,基于半全局匹配的立体视觉演算法,机器人可评估地形的可穿越性,并仅根据其车载感测器获取的信息计划到达目标。

最后来看看TORO机器人是如何保持平衡的吧~

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视频封面

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IEEE选举进行时:

中国科学院外籍院士、外专千人计划入选者、中国政府友谊奖获得者福田 敏男(Toshino Fukuda)正在竞选2019年IEEE总主席,此次是亚洲人首次竞选IEEE主席。福田教授多年来为中国与世界各国的学术交流及合作做出了巨大贡献,广大IEEE会员及机器人行业同仁们可以进行投票支持,扩大亚洲在IEEE的影响力。

IEEE网址:ieee.org/elections

投票:Directvote.net/ieee

投票时间:2018.8.15-2018.10.1 EDT USA时间下午1时,UTC时间下午5时


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