崎岖地面"盲眼"行走如履平地！双足机器人全新升级！ ... ... ...

      双足机器人曾是科幻电影的主题。早期双足机器人的形象通常移动缓慢且笨拙，近年来的技术进步使得它们能够在保持平衡的同时更快、更有效地移动。德国慕尼黑工业大学机械工程系的研究人员开发的LOLA双足机器人一直以高速、鲁棒、自主行走等闻名，最近他们又展示了新的技术，可以让机器人“盲人”在不使用任何基于相机或有关地形的先验信息的条件下，在崎岖地面走路如履平地。

      人类可以轻松的在崎岖的地形上行走，并且能够适应地面变化并快速做出反应，这种像人类一样抗干扰地行走和跑步的能力，对于双足机器人来说依然“欠缺”。

      我们在2019年介绍过德国慕尼黑工业大学开发的LOLA双足步行机器人，当时他们就已实现了机器人的自主行走，还让LOLA机器人和蒙着双眼的人类PK，回顾一下当时的盛况：研究人员蒙住眼睛，在不平坦的地形上行走，LOLA机器人在同一块地形上行走。

      最近，慕尼黑工业大学又公布了LOLA机器人的新进展，它现在不仅可以在崎岖地面自主行走，还能应对突然发生的地面变化，快速做出反应。

      研究人员随意在地上扔一堆障碍，看看它如何应对未知地形。

      来快速回顾一下LOLA的基本信息：

      身高：180厘米

      体重：68kg

      速度：5公里/小时

      硬件：26个电动关节，由无刷直流电动机驱动。

      LOLA机器人是一个身高一米八的“壮汉”，是依照人体测量数据开发的黄金比例，其额外的冗余DoF可以实现更自然，更灵活的行走模式，不过这些还不够，要走的更快速、稳定，少不了一双“结实的大腿”。

      LOLA机器人的腿部设计非常精妙，自由度分别分布在：腿6个自由度，髋关节3，膝盖1，踝关节2。其中，膝关节采用电机+滚珠丝杠传动，踝关节采用电机+同步带+锥齿轮+滚珠丝杠+连杆传动。这两个主要关节的所有驱动均布置于大腿内部，质心高，惯量低，从而为站立和行走时的稳定性提供了物理基础。

      慕尼黑工业大学的研发人员对LOLA进行了新一轮的硬件升级，新的上身具有两个附加关节，即别名“手臂旋转”，这大大增加了可到达的任务空间。

      目前大多数双足机器人都是通过视觉信号给予反馈，然而视觉在很大程度上取决于传感器信号的质量，有时它们对地面高度估计的误差可以达到厘米范围，这对整个系统的性能影响很大，难免会发生翻车的状况。

      从技术上讲，LOLA机器人是“盲人”，它不使用任何基于相机的信息或有关地形的先验信息，而是使用一种叫做“自适应步行多触点稳定”的方法。

      该方法使机器人可以动态地适应环境，可以巧妙地控制自由度和表面触点来提高运动能力，重点在于如何在未知的环境中进行快速运动，同时保持稳定性和鲁棒性。

      接触力控制

      通过控制LOLA机器人的地面反作用力，可以实现对不确定和未检测到的地形的鲁棒性。研究人员的控制方案包括用于脚的早期接触的电抗性前馈组件，以及感测到的接触扳手的反馈控制。力控制方法考虑了与地面的接触以及质心动力学的基于传感器的几何接触信息。

      触觉感应

      机器人的脚和地面之间的接触状态和估计的接触几何形状（压力分布）是通过每只脚上的四个分立的接触开关来感测的。为了获得崎岖地形中接触几何形状的更准确信息，研究人员开发了轻巧灵活的触觉传感器，并将传感器集成到机器人的脚上，可以在不平坦的地形上提高现有力控制方法的性能。

      为了验证LOLA的能力，研究人员测试了LOLA在受到跷跷板垂直干扰时的鲁棒性。