快看！這個(gè)機器人穿著(zhù)人類(lèi)的鞋子在走路

人類(lèi)穿鞋子是為了保護腳，為什么這個(gè)機器人也要穿鞋子？

近日，美國喬治亞理工學(xué)院的研究員向人們公布了他們的機器人成果。在不到一分鐘的視頻中，我們可以看見(jiàn)一個(gè)機器人正四平八穩地在履帶上行走，而奇特的是，這個(gè)機器人的腳上竟然穿著(zhù)一雙人類(lèi)的運動(dòng)鞋，并且步態(tài)也與人類(lèi)的走路姿態(tài)極其相似。

該機器人叫做DURUS，而這已經(jīng)不是它第一次亮相了。早在去年的DARPA（美國國防部先進(jìn)研究項目局）機器人挑戰賽（DRC）決賽上，DURUS僅靠一塊電池緩慢而平穩地走了兩公里，雖然耗時(shí)超過(guò)兩個(gè)半小時(shí)，但通過(guò)硬件軟件，特別是步態(tài)控制（gait control）的創(chuàng )新結合，DURUS行走效率明顯高于其調機器人。而這對于機器人移動(dòng)方面是非常具有意義的。

當時(shí)在DRC 決賽上，當問(wèn)及DURUS接下來(lái)將要添加怎樣的新能力時(shí)，先進(jìn)機械二足試驗機器人實(shí)驗室（AMBER）負責人Aaron Ames表示，下一步打算讓DURUS擁有更自然的足部行為，包括像人類(lèi)一樣的腳后跟和腳尖的連接方式。而現在，他們幾乎已經(jīng)成功了。

目前，絕大部分類(lèi)人機器人，即使像ATLAS、ASIMO、HUBO 和 HRP 這種高端型的，走路依靠的都是又大又平的腳掌，通過(guò)與地面的大面積接觸提供最大化的穩定性，并且為了讓重心盡可能地位于它們巨大的腳掌之上，以防翻倒，因而在站立上也采用了非常機器人化的半蹲姿勢。開(kāi)創(chuàng )性的是，DURUS的腳部設計的和人類(lèi)腳部形狀相同，足部拱起還有腳跟，因此能更加自然地行走。

對于這個(gè)亮點(diǎn)的設計，Ames 說(shuō)：“人類(lèi)走路最關(guān)鍵的特點(diǎn)就是每走一步足部的轉動(dòng)方式；即腳尖先推進(jìn)，然后腳后跟著(zhù)地。”將這樣的足部轉動(dòng)方式運用到機器人的移動(dòng)上，哪怕是坑坑洼洼的道路條件下，相信DURUS也是可以正常移動(dòng)，并且也有助于重心的保持。

此外，DURUS在設計上還有一個(gè)亮點(diǎn)，就是將開(kāi)發(fā)建立在一個(gè)廣義的數學(xué)框架上，擺脫任何約束條件和假設。在此基礎上，研發(fā)人員就可以簡(jiǎn)單的把自己的要求加到這個(gè)框架上，比如說(shuō)加入人類(lèi)的走路步態(tài)，然后機器人就可以把它實(shí)現，從而擁有了更靈活、看起來(lái)也更自然的步態(tài)，也就大大提高了機器人的速度和效率。

針對這個(gè)數學(xué)框架，Ames 解釋說(shuō)：“在很多方面，這些結果都是我們在 DRC 公布的技術(shù)的自然延伸。數學(xué)框架還是一樣的，但是我們給他擴展出了更先進(jìn)的行為。而且我們也有了對如何穩定這種更靈活和復雜步態(tài)的更多理解（數學(xué)上和實(shí)踐上的都有）；比如，現在的走路速度是在 DRC 上展示時(shí)的兩倍，這要求所有方面都達到更高的水平。但說(shuō)到底，我們用的是同樣的數學(xué)框架，這個(gè)事實(shí)說(shuō)明了這種方法的可擴展性。”

DURUS在有束縛狀態(tài)下奔跑

雖然DURUS在移動(dòng)上已經(jīng)走出了很大的一步，但對于A(yíng)MBER實(shí)驗室來(lái)說(shuō)，這還只是開(kāi)始。目前，AMBER實(shí)驗室得到了美國國家科學(xué)基金會(huì )（National Science Foundation）的國家機器人基金的贊助，而在接下來(lái)的日子里，研發(fā)人員計劃讓DURUS學(xué)習更先進(jìn)的行為，比如無(wú)束縛的情況下進(jìn)行奔跑之類(lèi)的。

在此之前，為了這項計劃的實(shí)施，他們必須先應付未知的起伏不平的地形、階梯、以及其它復雜的狀況，而這其中的關(guān)鍵就在于實(shí)驗室當前正在開(kāi)發(fā)的統一的控制和設計框架。

如果這項計劃成功的話(huà)，那將不僅僅是類(lèi)人機器人發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，還將在醫療行業(yè)引起軒然大波。在統一的控制和設計框架的基礎上，硬件不同的機器人都可以加以控制。只要將用在DURUS身上的技術(shù)移植到假肢及外骨骼上，就可以讓人類(lèi)擁有高效且自然的運動(dòng)能力。

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