Snapbot機器人的的組成部分及工作原理

Snapbot是迪士尼研究團隊開發(fā)的最新機器人。有一個主體和六個可分離的腿，蜘蛛模樣的形式是模塊化的，可以以許多不同的方式重新配置不同類型的移動。

是什么讓Snapbot與眾不同

Snapbot開發(fā)的重點是其可重新配置的能力，同時仍然保持機動性。無論只有一條腿相連，還是完整的六條腿相連，機器人仍然能夠行走。

雖然以前有很多關于腿型機器人（單足、雙足、四足、六足等）的可變結構的研究，但大多數(shù)這些機器人都有基于模型的設置。所以，你可以把機器人設置成三條腿的方案，裝上三條腿，然后看著機器人走。

通過Snapbot，嵌入式算法“讀取”機器人的配置，并相應地調整其運動模式。這意味著在“受傷”后，比如失去一條腿，它可以適應自己的行為。

Snapbot的組成部分

snapbot的硬件由3D打印機身和六條腿組成。

主體是機器人的中心樞紐。它的形狀像一個六邊形，六邊為六只腿提供了接口，底部有六個三角形支撐，可以減少機器人與地面的摩擦。

它配備了一個7.2伏的鋰離子電池，為機器提供無栓電源。它還有一個OpenCM9.04單片機，為機器提供處理能力。微控制器用四個鉚釘連接到車身框架上，來自微控制器的數(shù)據(jù)被定向到兩個集線器，每個集線器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺齻€最近的支點。

身體的總寬度接近3英寸，包括電池和電子設備在內(nèi)的重量約為0.4磅。

然后，每個模塊腿以放射狀的形式附著在主體上，這與Anthrobot不同，Anthrobot有6條腿，每條腿在主體的兩側各有3條腿。

Snapbot最多可以連接6條腿，但有三種腿可以提供三種不同的移動方式。三種腿型分別是滾轉、偏蕩和偏蕩。每條腿都是3D打印的，作為一個單一的關節(jié)部分，不能拆卸，每個使用DynamixelXL-320位置控制伺服。腳上有一個橡皮頭，可以幫助腿承受運動帶來的壓力和沖擊。

這條腿的設計重點是保持零件的輕量，同時仍然允許一定程度的結構完整性。每條腿的重量在0.19到0.026磅之間，這取決于腿的類型。

那么是什么啟發(fā)了Snapbot呢

和其他受到自然啟發(fā)的機器人一樣，Snapbot也受到了動物的啟發(fā)。他們特別關注那些有能力根據(jù)環(huán)境改變配置的人。像海星這樣的動物不僅能像人一樣從坐著的姿勢變成站著的姿勢，它們還能主動地從一個肢體上分離出來以躲避捕食者，然后再重新長出肢體。

研究報告還引用了昆蟲在失去六條腿中的一條或多條后仍能行走的能力。它還引用了青蛙經(jīng)歷的蛻變——長了兩對腿，失去了一條尾巴。

在設計機器人的過程中，研究人員還研究了其他模塊化機器人系統(tǒng)，這些系統(tǒng)有更小的模塊部件和統(tǒng)一的聯(lián)軸器。此外，研究人員還研究了機器學習技術是如何被用來創(chuàng)造能夠適應環(huán)境變化或配置變化的機器人的。

它是如何工作的——細木工

機器人的腿是通過磁力分離和重新連接的。機器人的每條腿由四個磁鐵組成，可以很容易地把腿拉下來，或者把后腿放到身體上。磁體也被安排使用極性限制連接到正確的部分方向。

但這些不是簡單的磁鐵接頭。在每個聯(lián)軸器的中心是一個8針彈簧負載電連接器。這個連接器傳輸電力給腿，和數(shù)據(jù)告訴腿做什么。

它是如何工作的——運動力學

在Snapbot中，安置在機器人中心的微控制器是移動算法的起源。該微控制器實時工作，確定機器人的腿的配置;然后它根據(jù)附著的腿的數(shù)量來確定它的運動路徑。

對于這個迭代，Snapbot的移動被限制在直線前進，但是處理器仍然有很多變量需要計算。只有一種類型的腿有14種不同的腿構型，但是有三種類型的腿，有700種可能的腿構型。

為了評估腿的當前配置，控制器在每條腿上ping伺服器，以確定附加的腿的類型。它通過連接伺服器數(shù)據(jù)線和控制器的連接器銷確定每種類型的腿的位置。這種配置掃描每100毫秒進行一次。

然后處理器根據(jù)配置計算正運動學。腿部運動的三種類型是劃船、爬行和行走。當只有一條腿時，機器人會用劃槳的動作來拖動身體。在任何兩腿配置的變化，機器人使用一個爬行運動，最大化滾動關節(jié)運動創(chuàng)造更好的地面接觸到腳和拖動身體。在有可能走路的腿組合中，Snapbot可以將身體從地面抬起來，用兩條對角線的腿向前走。

Snapbot的未來開發(fā)

Snapbot演示了使用模塊化腿的可變配置模型和使用實時機器學習的適應性，而這個機器人是公司發(fā)現(xiàn)過程中的一塊墊腳石。

它“將被用于進一步的腿部運動研究，”迪斯尼研究公司說。特別值得一提的是，研究小組計劃探索Snapbot如何從進化算法和傳感器（如攝像頭）的增加中獲益。