單腿跳躍機(jī)器人：迪士尼只是想做一臺(tái)“跳跳虎”

迪士尼的實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們一直在做一些令人驚嘆的工作，但是并不總是能弄懂他們到底想干什么。最近這個(gè)實(shí)驗(yàn)室又出新品了，這次是一個(gè)不需要外部接入電源的單腿跳躍機(jī)器人。有外媒戲稱迪士尼的最終目的大概是想做出一臺(tái)“跳跳虎”。

“跳跳虎”機(jī)器人只有 30cm 高，重約 2kg，很輕巧。它目前只能跳躍 19 下，以此維持了 7 秒的平衡時(shí)間。但是研究人員們相信，在對(duì)其計(jì)算能力進(jìn)行升級(jí)改造之后，它可以跳更長(zhǎng)時(shí)間。

大多數(shù)跳躍機(jī)器人是依賴液壓動(dòng)力的，也就是說需要接入一個(gè)電機(jī)。而迪士尼實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們，使用了一種新型的驅(qū)動(dòng)器，只依靠電池供能。這種新的供能機(jī)制叫做 LEAP (Linear Elastic Actuator in Parallel，并行線型彈性驅(qū)動(dòng)器)，使得“跳跳虎”機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)器能夠高效地使用兩個(gè)壓縮彈簧。

如下圖所示，在 LEAP 系統(tǒng)中間紅色的圓柱部分叫做“音圈驅(qū)動(dòng)器”(Voice Coil Actuator)。音圈是通過音頻電流的線圈，是電動(dòng)式揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。沒錯(cuò)，音圈驅(qū)動(dòng)器所使用的技術(shù)跟普通的揚(yáng)聲器里的幾乎一樣。除此之外，機(jī)器人軀干還放置了編碼器、傳感器等，幫助它在每一次跳躍動(dòng)作中調(diào)整腿的角度，以保持平衡。

在“跳跳虎”機(jī)器人的“頭部”四周裝滿了一節(jié)一節(jié)的藍(lán)色電池以提供能量，另外也也聚集了計(jì)算和感知系統(tǒng)。

只依靠單腿的跳動(dòng)來進(jìn)行移動(dòng)，這限制了“跳跳虎”機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)用性。但是研究人員們相信這種依賴內(nèi)部電池供能的機(jī)制，會(huì)使得它能夠更加容易融合進(jìn)復(fù)雜的機(jī)器系統(tǒng)當(dāng)中，聚合起來形成多腿機(jī)器人系統(tǒng)。

迪士尼的目標(biāo)不是造一個(gè)解決某個(gè)具體任務(wù)的機(jī)器人，而是要得到一種軟件和結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)，以允許輕型的、電池供能的彈跳機(jī)器人保持平衡。所以目前來講，“跳跳虎”機(jī)器人還處在一種概念驗(yàn)證的階段。

研究人員在本周的東京國際實(shí)驗(yàn)機(jī)器人討論會(huì)(ISER 2016)上展示了這個(gè)機(jī)器人的相關(guān)成果，他們?cè)谡撐闹袑懙溃?ldquo;雖然未達(dá)成連續(xù)長(zhǎng)期跳躍的目標(biāo)，但是我們展示出了無需接入外部電源線的機(jī)器人在短時(shí)間內(nèi)完成這種跳躍步態(tài)的可能性。在將來，我們將重新設(shè)計(jì) LEAP 機(jī)制，使其更加模塊化和緊湊，為多腿機(jī)器人做好準(zhǔn)備。”