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网红机器狗之后 MIT新品迷你猎豹机器人有啥能耐
2019-03-21 10:51:00 来源：it之家
本月早些时候，麻省理工学院（MIT）发布了其迷你猎豹(Mini Cheetah)的新视频，这是来自麻省理工学院仿生机器人实验室的小型四足机器人。该实验室负责人、机械工程教授桑巴·金(Sangbae Kim)日前接受采访，谈了许多关于迷你猎豹设计以及机器人未来发展需要面对的问题。
麻省理工学院此前指出，迷你猎豹机器人重约9公斤，配有12个模块化电动马达，每条腿都有动力髋关节(2自由度)和膝关节。马达是现成的廉价部件，而不是专门定制的昂贵设计模块，它最大的关节速度为40弧度每秒，这在技术上看已经非常快，视频中迷你猎豹机器人展示的后空翻，在第一次尝试时就成功了，接下来，迷你猎豹将被教导在被抛入空中后，执行非常像猫的动作，即双脚着陆。桑巴谈了更多细节：
问：你们为何要推出更小版本的猎豹机器人？
桑巴：这主要是为了加速机器人研究。如果你和任何使用机器人的人交谈，他们会告诉这个过程会有多痛苦：这些机器人脆弱、危险，扭矩不足，很难建模，有大堆的问题。如果你有个像猎豹3这样的机器人，你每天运行它的实际时间是多少？这可能是1%或更少，因为它很难运行，而且相当危险。假如有什么东西坏了，可能要耽误很长时间。
但有了迷你猎豹机器人，你就可以每天运行5个小时，我们已经做了3个小时的演示，没有任何问题。基本上，我们已经达到了一定水平，它是如此可靠，以至于我们可以放心把它交给其他在硬件上屡受阻碍的团体使用。
迷你猎豹差不多有着完美体型，9公斤不是太小，但也不是太大，它依然危险而脆弱，这个机器人我们用了12个月，期间没有更换任何机械部件，这主要得益于我们的执行器技术。我们设计的机器能够承受撞击，执行跳跃和着陆等动作，已经帮助其达到了每秒2.5米的速度，这对于它的体型来说已经很快了，但理论上它可以达到每秒4米，这相当于猎豹3的最高速度。
问：液压马达仍在大多数高性能的动态机器人中使用，为什么电动执行器更适合像猎豹和迷你猎豹这样的机器人？
桑巴：我和马克·雷伯特(Marc Raibert)讨论过这个问题，他和我的观点略有不同。他认为有些关于缩放的问题，但我不同意，电动马达的缩放技术已经十分成熟，我真的对迷你猎豹的表现感到惊讶，因为其电动马达规模缩小得很厉害，其秘密在于设计中的细节：如果你看一看迷你猎豹的肩部（致动器），它们相对于猎豹3更大。这不是很明显，但迷你猎豹的肩膀相对于它的身体长度比例更大，这使得它更强大。
电动马达可以很容易地放大，以至于制造马匹大小的机器人，你就能使它跑得像马一样快，在功率密度方面没有什么问题，我认为当涉及到人形机器人时，这个问题就变得有趣了，因为人形机器人需要更高的自由度，所以在12度的自由度时，这不是问题，我认为电动马达是最好的选择。但是如果你需要24度的自由度，并且需要在腕部、踝部和颈部拥有更高自由度，电动马达往往就会受到影响。
这就是液压开始变得有吸引力的地方，因为你有更大的电源，但执行器相对较小，而且比具有等效扭矩的电动马达小得多。当然，液压动力还需要其他补充，所以在某种程度的自由度上，我认为电动执行器在各个方面都会更好地实现简单易用的设计，但是一旦自由度过大，液压动力就有了巨大的优势。
问：既然有了迷你猎豹，你还会继续和猎豹3合作吗？
桑巴：到目前为止，我们已经进行了95%的仿真，然后当我们对控制器有信心时，我们会在机器人身上进行测试。现在我们要移动到50%在模拟中，40%在迷你猎豹中，10%在猎豹3中。即使你的算法在模拟中并非超级强大，迷你猎豹在测试它时也没有问题，安装过程大概需要2分钟，如果出了问题，它也不会坏。
对研究机器人来说，“不坏”是件大事，因为这意味着你可以在它们身上试验，或者相信你的学生可以在他们身上试验，而不需要先设置四份电子报警器，穿上防弹衣，拿出支票簿，站在火警报警器旁边。正如桑巴所指出的，坚固的机器人意味着你可以在模拟中少做许多工作，这更有趣(而且可能更有效率)。
我们的计划是建造10个迷你猎豹机器人，其中5到6个将在麻省理工学院的不同实验室投入使用，以同时解决不同的问题，希望它能加速开发，这可能加快开发速度5到6倍。其他四五个机器人可以离开麻省理工学院，进入经验丰富的有腿机器人团队。桑巴说，我们最终希望“举行机器狗障碍赛跑，每个团队用不同的算法控制迷你猎豹，我们可以看到哪种策略更有效。”
比赛最初很可能是由人类控制的，但最终迷你猎豹将实现完全自主运作。一旦它实现这个目标，我们便期望在不久的将来能有更廉价的消费者版本上市。
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