兩輪平衡機(jī)器人送披薩，旋轉(zhuǎn)跳躍！

時(shí)間：2020-09-08 21:04:32

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[導(dǎo)讀]在過(guò)去幾個(gè)月，國(guó)外的街頭陸續(xù)涌現(xiàn)各式各樣的外賣(mài)機(jī)器人，其中一款神似波士頓動(dòng)力Handle會(huì)旋轉(zhuǎn)會(huì)彈跳的機(jī)器人成功引起了小編的注意，這波披薩送得666~ 送完一單，開(kāi)心到飛起~~~ 這是蘇黎世團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一款具有平行彈性跳躍機(jī)構(gòu)的雙輪平衡機(jī)器人—Ascento。二

在過(guò)去幾個(gè)月，國(guó)外的街頭陸續(xù)涌現(xiàn)各式各樣的外賣(mài)機(jī)器人， 其中一款神似波士頓動(dòng)力Handle會(huì)旋轉(zhuǎn)會(huì)彈跳的機(jī)器人成功引起了小編的注意，這波披薩送得666~

送完一單，開(kāi)心到飛起~~~

這是蘇黎世團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一款具有平行彈性跳躍機(jī)構(gòu)的雙輪平衡機(jī)器人—Ascento。

二代的Ascento重10.4公斤，最高跳躍高度為0.4米，速度可達(dá)每小時(shí)8公里，是為室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)的緊湊靈活的跳躍機(jī)器人。

能夠跳上臺(tái)階來(lái)爬樓梯~

在演示視頻中，機(jī)器人在受到強(qiáng)烈的擺錘撞擊后能保持平衡。

Ascento結(jié)合了兩種類型的機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)。它站立在兩個(gè)大輪子上，但是三段式腿將它們連接到身體上。機(jī)器人通過(guò)四個(gè)馬達(dá)保持平衡和機(jī)動(dòng)：其中兩個(gè)位于車輪中，另外兩個(gè)安裝在腿部與身體的連接處。

Ascento的腿彼此獨(dú)立，可以分別拉直或彎曲。將支腿保持在穩(wěn)定的彎曲位置的工作主要是通過(guò)安裝在支腿兩個(gè)主要部分連接處的扭力彈簧來(lái)完成的。

Ascento項(xiàng)目由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的9名本科生組成的團(tuán)隊(duì)運(yùn)作。最初，該機(jī)器人具有良好的設(shè)計(jì)，但是由于算法的原因，其優(yōu)點(diǎn)并未得到充分披露，并且使其無(wú)法實(shí)現(xiàn)與兩足輪機(jī)器人波士頓動(dòng)力Handle機(jī)器人相同的技能。

機(jī)器人最初能夠跳到小高度并且跌倒后起身。使用新版本的控制算法，具有相同設(shè)計(jì)的Ascento變得更加穩(wěn)定，并能夠抵抗外部干擾。

輪子和腿的組合使它能在平坦的地面上快速移動(dòng)，并通過(guò)跳躍來(lái)克服障礙。它身材小巧，能夠在室內(nèi)自由活動(dòng)，展示出了令人眼前一亮的室內(nèi)靈活性和機(jī)動(dòng)性。

由一篇題為Ascento: A Two-Wheeled Jumping Robot的文獻(xiàn)我們了解到，該機(jī)器人主要用于室內(nèi)巡檢，平整地面用輪子快速移動(dòng)，并通過(guò)跳躍來(lái)越障。

文章主要展示了Ascento能夠在平坦的表面上快速導(dǎo)航，并通過(guò)跳躍越過(guò)障礙。該系統(tǒng)的拓?fù)鋬?yōu)化、3D打印機(jī)械設(shè)計(jì)已被證明重量輕且耐沖擊。此外，基于模型的魯棒LQR控制器已在原型系統(tǒng)上成功實(shí)現(xiàn)。

在原型系統(tǒng)的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，展示了自主跳躍到一個(gè)臺(tái)階上，以及從跌倒中恢復(fù)到不同位置的能力。最后，機(jī)器人的操作環(huán)境可以通過(guò)結(jié)合腿部機(jī)器人的地形適應(yīng)原理從室內(nèi)擴(kuò)展到室外。

根據(jù)論文介紹，Ascento的結(jié)構(gòu)是利用 topology optimization （拓?fù)鋬?yōu)化）創(chuàng)建的，并且是3D打印的。優(yōu)化的結(jié)構(gòu)使得移動(dòng)和跳躍能夠解耦，并使機(jī)器人能從各種倒地只帶恢復(fù)。

平衡穩(wěn)定采用 linear quadratic regulator (LQR) controller（線性二次調(diào)節(jié)器）進(jìn)行控制，跳躍和倒地恢復(fù)使用 sequential feed forward controller with feedback tracking （順序前置反饋）控制。

事實(shí)上，巡檢機(jī)器人在工業(yè)和家庭中都有很廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的無(wú)人機(jī)雖然能夠滿足易操作和很好的機(jī)動(dòng)性，但是負(fù)載能力差、飛行時(shí)間短。蘇黎世團(tuán)隊(duì)闡明了現(xiàn)在輪式或足式機(jī)器人在單方面的性能很優(yōu)秀但是卻不能做到兼顧其它能力。

而履帶式機(jī)器人的精度差、效率低（由于打滑）。因此有必要結(jié)合輪、足兩者的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

Ascento: A Two-Wheeled Jumping Robot ——Victor Klemm?, Alessandro Morra?, Ciro Salzmann?, Florian Tschopp,Karen Bodie,Lionel Gulich, Nicola Küng, DominikMannhart, Corentin Pfister, Marcus Vierneisel,Florian Weber, Robin Deuber, andRoland Siegwart，2019 ICRA

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