不得不说,港科大(广州)近期开发出的新型轮腿机器人️FLORES太酷了!
因为四条腿的机器狗常见,但是既能跑平路又能爬楼梯的机器狗好像不多?
而且这款机器狗还能横着走???
甚至它无论在平坦路面上,还是石板路和草坪地面,都能快速且顺利通过,遇到坑坑洼洼的路,甚至能伸出“腿” 控制身体,最终稳步前进,堪称多地形的 “全能选手”。
开发者还将它和宇树B2W放在一起对比了在各类型地形下指令速度的表现。
不仅仅包括各类地形的跨越能力,还有执行转弯机动时的表现。
实验显示,FLORES 直线运动时的能耗只有传统轮腿机器人️的 30%,转弯时也仅为 35%。这续航能力,简直是机器人️界的 “节能标兵”!
开发者也公布了FLORES 中安装的所有硬件设备。
▍轮腿结合,优势翻倍
目前市面上常见的地面机器人️,要么靠轮子“一路狂飙”,遇到台阶就歇菜,要么靠腿 “跋山涉水”,但在平地上走得又慢又费电。
而轮腿机器人️就聪明多了:腿能对付复杂地形,轮子擅长高效跑路。能够无缝切换轮式和腿式运动的机器人️可能具有极大的优势,因为它们可以在更广泛的地形上更高效地移动,从而有助于成功完成任务。
以前的轮足机器人️设计大多有点“顾此失彼”,没能把两者的优势完全发挥出来。
为此,团队试图开发一款,能在相对平坦的地形上实现更高效的移动,同时保留克服楼梯等障碍能力的轮足机器人️,且机器人️能够功能更强大、更高效。
FLORES 的厉害之处,就在于它的 “独门设计”—— 把前腿原本的关节变成了能侧摆的结构。
机械设计概览:(a) FLORES 关节自由度设计示意图,以及电气元件的定位。下方放大视图显示了左前腿的关节布局。(b) 前髋关节的活动范围。(c) 后髋关节的活动范围。
别小看这个改动,它让机器人️既能在平地上像汽车一样灵活转向、高效移动,又能在楼梯、坑洼等复杂地形中稳稳当当“迈步子”。
团队直言的最初的灵感来自于对现有模型的观察,例如ANYmal和B2W这类成熟的轮足机器人️,以及更传统的轮式机器人️mobED,并且借鉴了这些优秀的轮腿创新设计。
最终团队设计的新机器人️FLORES具有独特的前腿配置,使其有别于早期的轮腿机器人️设计。这种创新设计促进了不同运动模式(即腿部运动和轮式运动)之间的无缝过渡,可以提高其导航效率,并增强其在各种场景中的适应性。
为了让 FLORES 在 “轮式模式” 和 “腿式模式” 之间丝滑切换,充分利用 FLORES 的机械性能,研究人员还专门给它配了个“大脑”—— 基于强化学习 (RL) 的控制器。
该控制器可适应混合内部模型 (HIM),并根据团队独特的机械配置优化了定制的奖励结构。
这个智能控制器能根据不同环境,生成自适应的多模态运动策略,让机器人️自动调整运动策略。比如在光滑地面,立刻切换成轮子模式加速;碰到台阶或者转弯,马上启动腿部模式实现动态运动和转向,两者在动态环境下切换非常丝滑。
▍未来还能解锁更多技能
目前 FLORES 已经能在多种场景中 “大显身手” 了。论文第一作者宋志成说,它特别适合在平坦路面和楼梯并存的环境中,和人类协同工作,比如办公楼、商场里的物资运输、巡逻等任务。
而且研究团队未来还有更棒的计划:
(1)给它装个轻型机械臂,让它能拿起、搬运物体,或者完成物体操控任务;
(2)基于sim2real 让它能实现更多种双足运动,适应更多极端环境。
从实验室里的原型机,到未来能走进生活的实用机器人️,FLORES 的进化之路才刚刚开始。
说不定过不了多久,我们就能在身边见到这个“既能跑又能爬” 的机器人️小能手啦!
项目传送门:
https://github.com/ZhichengSong6/FLORES-A-Reconfigured-Wheel-Legged-Robot-for-Enhanced-Steering-and-Adaptability