我們從DARPA機器人挑戰(zhàn)賽中學到的一件事是，機器人有腿行走是很有用的，但腿對于機器人來說比想象中更加有用，具有多功能和適應性，可根據(jù)具體情況部署多模式運動功能。在剛果民主共和國，我們看到了各種不同的設計，但其中一種更獨特的方法來自德國波恩大學及其機器人Momaro。
Momaro采用半人馬設計，在四條腿底部裝有輪子(如輪式四足機器人)，連接到帶有頭部和手臂的人形上身。它是剛果民主共和國排名第一的歐洲機器人，在短短34分鐘內(nèi)完成了近乎完美的跑步。我們一直想知道半人馬設計是否能激發(fā)其他救災機器人，現(xiàn)在我們知道答案是肯定的。
近日，一個由歐洲研究團體組成的聯(lián)盟宣布了一個新的半人馬機器人平臺，稱為Centauro。該機器人是意大利理工學院(IIT)的團隊打造的，由NikosTsagarakis領導，他是熱那亞IIT的Humanoids和HumanCenteredMechatronicsLab的負責人。該項目是CENTAURO聯(lián)盟的一部分，由歐盟委員會資助，波恩大學的研究人員協(xié)調(diào)，后者是開發(fā)Momaro的同一個團體。
CENTAURO的目標是建立一個人機共生系統(tǒng)，人類操作員將遠程即席操作類似半人馬座的機器人，該機器人能夠在崎嶇地形和災難特征的嚴峻條件下進行強大的運動和靈巧操縱。從外觀上看，Centauro擁有我們在其他IIT機器人中看到的同樣耐用的品質(zhì)，例如WALK-MAN，意味著這可能是一個既能成為研究工具又能為現(xiàn)實世界服務的機器人。
身高1.5米，體重93公斤，Centauro塊頭更大，而且比視頻里看起來更敏捷。它由鋁、鎂和鈦等輕質(zhì)金屬制成，外皮采用3D打印塑料制成。里面是三個計算機來處理感知、控制和運動規(guī)劃，以及足夠的電池，以保持Centauro移動2.5小時。視頻中，Centauro在面對障礙物時，以空手道姿勢一掌劈開了橫在道中擋路的木板，工業(yè)機器人維修，動作利索十分帥氣。
圖片來源：IIT
這個想法是，四足動物和人形動物的這種組合優(yōu)化了穩(wěn)定性和移動性，同時允許遠程操作員更直觀地控制機器人的手臂和手，因為一切都朝著熟悉的方式。正如我們在剛果民主共和國看到的那樣，成為一個機器人操作員可能需要大量的練習，而這些機器人在災難類型場景中的實用性和效率取決于它們控制界面的直觀性和有效性。
有關詳細信息，我們采訪了負責開發(fā)Centauro的IIT團隊的NikosTsagarakis。
IEEESpectrum：你能談談Centauro與Momaro的關系嗎?
NikosTsagarakis：Centauro的視覺感知系統(tǒng)借鑒Momaro開發(fā)的原理和傳感器布局。Centauro的運動也受到了Momaro的啟發(fā)。但與Momaro相比，Centauro的腿部運動學不同，可以更靈活地調(diào)整腿部末端執(zhí)行器(車輪)相對于地形的方向。...此外，Centauro手臂的操縱能力和運動學非常不同，具有改進的可操縱性和強度。Centauro還具有Momaro缺少的軀干活動能力。
IIT在雙足機器人項目上已經(jīng)做了許多努力，比如你的步行機器人。為什么現(xiàn)在要造一個四足機器人?
人形機器人當然是IIT團隊的主要研究線，因為我們相信，從長遠來看，這種機構設計將更有效地在人類基礎設施中行動和運作。Centauro機器人實際上利用了我們?nèi)诵伍_發(fā)線中開發(fā)的技術，包括驅(qū)動和設計原理，控制系統(tǒng)等。它代表著努力將這些技術更快地應用到實際應用中，因為我們都知道類人生物需要一些額外的時間，才能達到在現(xiàn)實世界中穩(wěn)健運行所需的性能水平。
Centauro提供了一個更容易使用的平臺，由于其混合動力運動原理結合了輪式和腿式功能，提供了強大而靈活的平衡和移動技能。我還應該提到，我們的人性化發(fā)展路線并沒有被拋棄，但仍然繼續(xù)以同樣的努力和動力，并在不久的將來發(fā)布新的結果。
Centauro能做什么WALK-MAN無法做到的事情?
Centauro平臺配備了更穩(wěn)定的運動和平衡技能，使人們相信機器人能夠橫跨真實地形，更接近涉及災難響應的實際應用。
該機器人被設計為支持比WALK-MAN更高的操縱負載，并且對物理沖擊更具彈性，機器人維修，允許其執(zhí)行需要其修改環(huán)境的任務，例如，打破堵塞的門，讓路徑暢通無阻。
機器人尺寸小于WALK-MAN，使其更易于在人類環(huán)境中操作。盡管尺寸減小，Centauro比WALK-MAN更強大，更有彈性，例如，它的手臂有效載荷比WALK-MAN高60%到70%。
我們的下一代軟件架構和全身控制工具使通過高級遙操作界面，更輕松地操作機器人。該接口具有本地自主模塊，具有全身運動生成和阻抗調(diào)節(jié)功能，可以處理機器人運動和交互阻抗。
有了四條腿和輪式腳，它能夠走過瓦礫嗎?爬樓梯怎么樣?它可以完成DARPA機器人挑戰(zhàn)賽的任何其他任務嗎?
絕對可以。我們已經(jīng)在實驗室中完成了這些任務，這些演示將在今年晚些時候出現(xiàn)，機器人在戶外執(zhí)行這些操作。輪子和腿的組合使得可以實現(xiàn)地形追蹤運動，這使得機器人能夠更好地應對不平坦的地形。
機器人是否設計為大多數(shù)時間是遠程操作的?它能夠自主完成哪些功能?
高級命令來自操作員，而全身運動生成和阻抗調(diào)節(jié)由本地共享自主控制器調(diào)制。
開發(fā)機器人面臨的最大技術挑戰(zhàn)是什么?您是如何解決這個問題的?
我們想要設計一種能夠展示典型成年人身體表現(xiàn)的機器人，同時保持機器人的體型，但體重接近普通成年人。與WALK-MAN相比，這不是一項微不足道的任務，需要對設計原則進行大幅升級。例如，Centauro的手臂重量只有WALK-MAN手臂的一半，同時仍能提供更高的體力，更大力量和活力。
你希望Centauro明年能夠完成什么?你計劃未來的升級是什么?
一個目標是驗證機器人在越來越復雜的運動操作任務中的表現(xiàn)，這些任務涉及高有效載荷和嚴酷的物理交互，換句話說，類似于緊急響應者遇到的情況。另一個目標是不斷改進機器人任務執(zhí)行自動化，因為我們的目標是在最小的操作員干預下，提高機器人的整體效率并展示更快的操作。
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