MIT推出首個「會翻跟斗」的四足機器人,靈活性媲美體操運動員

Mini Cheetah 位于關節(jié)上的馬達看起來非?？苹茫@讓它的靈活性可以與體操運動員相媲美。

MIT（麻省理工學院）今年 3 月初推出的全球首個「會翻跟斗」的四足機器人 Mini Cheetah 只有 9 公斤重量，四肢可自由彎曲并以每秒 2.45 米的速度前進。它可以橫向移動、跳躍、自動從摔倒中爬起……目前，MIT 的研究人員正準備讓機器人像貓一樣在被拋出后也能夠安全落地。

他們還有個更慷慨的計劃：造 10 臺這樣的機器人幫助其他研究機構在其之上驗證自己的 AI 算法。

MIT 展示了 Mini Cheetah（迷你獵豹）的強大機動能力：機器人可以在不平坦的地面上小跑，速度可以達到人類正常行走速度的兩倍。四足結構使其不會被輕易推倒，即使摔倒了，它也可以像會武功一樣迅速起身恢復原狀。據(jù) MIT 研究人員介紹，它的設計「堅不可摧」，在后空翻漏油之后也可以恢復。

為了預防四肢或馬達損壞，Mini Cheetah 的設計考慮到了模塊化：每個機器人的腿都由三個相同的低成本電動馬達驅動，這些馬達（非定制，很便宜）有一個單級 6:1 變速箱，它們的最大關節(jié)速度是每秒 40 弧度，速度非?？臁Ｑ芯咳藛T使用現(xiàn)成的部件進行設計，每個點擊都可以輕松進行替換。把這些部件整合起來就像在堆樂高積木一樣。

MIT 研究人員將在今年五月的國際機器人與自動化大會上展示這一最新研究成果，他們目前正在制造更多的四足機器，目標是 10 臺——他們希望每臺機器人都可以借給其他實驗室。

MIT 希望能夠將 Mini Cheetah 租借給其他研究組織，從而幫助他們在高機動性機器人上驗證全新算法。

上周，IEEE 采訪了 MIT 機械工程學教授，仿生機器人實驗室主任 Sangbae Kim，請教了他一些關于 Cheetah 設計和未來規(guī)劃的問題。

IEEE：為什么要做一個迷你版的 Cheetah？

Sangbae Kim：這是為了加快研究進程。和搞機器人研究的人聊聊天你就會知道做這個工作有多么痛苦：機器人非常脆弱、危險，它們沒有足夠的扭矩，也很難建模。總之問題一大堆。如果你有一個 Cheetah 3，有多少時間你是可以運行它的呢？可能是百分之一甚至更少，因為運行機器人非常困難。這個工作有危險性，或者如果哪個地方出了問題，一修就是一個月。有了 Mini Cheetah，你就可以每天用它工作 5 個小時。我們做了一個三個小時的 demo，沒出現(xiàn)什么問題。基本上我們已經(jīng)達到了一個可靠的水平，可以將它交給其他團隊，那些飽受硬件摧殘的團隊。

Mini Cheetah 的大小剛剛好。這個大小不至于太危險，也不至于太脆弱。這個機器人我們已經(jīng)用了 12 個月，沒有更換任何一個機械部件。這主要歸功于我們的驅動器技術。我們要設計一個能抵抗撞擊，能跳能著地的機器人。它的速度已經(jīng)達到了每秒 2.5 米，對于它的體型來說，這個速度已經(jīng)很快了。但理論上來說，它的速度可以達到每秒 4 米——接近 Cheetah 3 的最高速度。

Sangbae Kim 表示，他們希望舉辦「一場機器狗穿越障礙的比賽，每個團隊用不同的算法控制一只 Mini Cheetah，看一看哪種策略更有效。」

IEEE：液壓馬達也被用于大部分高性能動力機器人中，為什么電力驅動器是 Cheetah 和 Mini Cheetah 這種機器人的最佳選擇？

Sangbae Kim：關于這一點，我之前和 March Raibert（波士頓動力創(chuàng)始人）討論過，我們兩人的看法有點分歧。他認為這里面有規(guī)模問題，但我不這么認為。電力驅動器的伸縮性很好，說實話我對 Mini Cheetah 的表現(xiàn)感到非常驚訝，因為它里面的電力驅動器大大縮小。秘密在于設計的細節(jié)：如果你觀察 Mini Cheetah 的肩部（驅動器），會發(fā)現(xiàn)它比 Cheetah 3 的肩部大。雖然不是特別明顯，但 Mini Cheetah 的肩部占體長的比例更大一些，因此性能也更強。

電力馬達大型化時很容易，可用于一匹馬大小的機器人，從而讓它跑的像馬一樣快。功率密度方面也沒問題。但對人形機器人而言，問題就變得有趣了，因為人形機器人需要許多自由度。在 12 級自由度時，沒有問題，我認為電力馬達能夠達到。但如果是 24 級的自由度，你需要在腕關節(jié)、踝關節(jié)脖子等都有多級別自由度……這么多的自由度混合在一個關節(jié)連接處，電力馬達就不行了。這也是為什么液壓開始引人關注，因為它是一個強大的能源，而驅動器又相對太小，要比同樣扭矩的電力馬達小很多。當然，液壓還有其他成本要考慮。所以，在一定自由度內(nèi)，我認為電力驅動器在各個方面會較好。但一旦自由度更大，液壓會更有優(yōu)勢。

IEEE：目前已經(jīng)有 Mini Cheetah 了，未來會繼續(xù)研究 Cheetah 3 嗎？

Sangbae Kim：我們的模擬工作已經(jīng)進行了 95%，對控制器足夠自信時就會在機器人上進行測試。目前我們的模擬測試進行了大約 50%，其中的 40% 都是在 Mini Cheetah 上進行的，在 Cheetah 3 上只進行了 10%。即使我們的算法在模擬中并不是超級魯棒的，Mini Cheetah 也可以通過測試。它需要大約 2 分鐘啟動配置，如果出了問題也不會壞掉。

對于機器人研究來說，不易受損是一件很重要的事，因為這意味著你可以在它身上嘗試更多技術，或放手讓你的學生們?nèi)パ芯克?，而不是事先列出一式四份的禁令，給機器人穿上防護盔甲，隨時準備拿出支票薄，或者站在滅火器旁邊。堅固耐用的機器人意味著你可以減少模擬中的工作量，這會更有趣（并且可能更有效率）。

目前的計劃是做出 10 臺 Mini Cheetah，五到六臺供 MIT 的其他實驗室使用，另有四到五臺會借給其他研究有足機器人的團隊。最后，根據(jù) Sangbae 的說法，他們希望舉辦「一場機器狗穿越障礙的比賽，每個團隊用不同的算法控制一只 Mini Cheetah，看一看哪種策略更有效?！惯@個比賽最初可能會是人類控制機器人，但最終 Mini Cheetah 將會完全自動。一旦目標實現(xiàn)，我們就可以在不久的將來看到消費級版本了。