DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽的“異類”——Walk-man

歷時(shí)兩年多，美國國防部高等研究計(jì)劃署（DARPA）舉辦的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽（DRC）將于今年6月5日6日迎來決賽，比賽地點(diǎn)將在加利福尼亞州舉行，參加本次DRC決賽的團(tuán)隊(duì)有25個(gè)，雷鋒網(wǎng)有過詳細(xì)介紹。

很多團(tuán)隊(duì)用的是改版Atlas機(jī)器人，它是一個(gè)雙足人形機(jī)器人，由美國波士頓動(dòng)力公司為主開發(fā)。當(dāng)然，也有些團(tuán)隊(duì)著手構(gòu)建了全新的機(jī)器人，比如來自意大利理工學(xué)院的Walk-man團(tuán)隊(duì)。讓雷鋒網(wǎng)帶你深入了解該團(tuán)隊(duì)的高度定制機(jī)器人。

設(shè)計(jì)和構(gòu)建Walk-man過程中，有從其他機(jī)器人獲得靈感嗎？

Walk-man的開發(fā)是由歐洲委員會(huì)的項(xiàng)目發(fā)展過來的，我們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)全新的架構(gòu)設(shè)計(jì)，所以它和其他現(xiàn)有機(jī)器人都不同，除了運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)器人彈性關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)方法，Walk-man的硬件是100%全新的，他使用定制設(shè)計(jì)的大功率馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，在單個(gè)關(guān)節(jié)處能提供幾千瓦的峰值功率，我們對(duì)其身體架構(gòu)設(shè)計(jì)做了優(yōu)化，以減少慣性和質(zhì)量，同時(shí)提高機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能。利用豐富的感官系統(tǒng)也能使其作出不同反應(yīng)，在控制方面，Walk-man的驅(qū)動(dòng)器可以在不同位置、轉(zhuǎn)矩以及阻抗率工作。

如何看待Walk-man和Atlas的區(qū)別？

這兩個(gè)機(jī)器人的不同之處在于他們的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，Walk-man是一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，而Atlas用的是液壓系統(tǒng)。不過在某些方面非常相似，比如身高（1.85m）和肩寬（0.8m），但Walk-man（120kg，含背包）比Atlas輕（約180kg）。就功能而言，Walk-man的關(guān)節(jié)靈活性非常接近Atlas，腳關(guān)節(jié)可以產(chǎn)生320N扭矩力，速度可以達(dá)到11rad/s至12rad/s，Walk-man的雙臂伸展范圍廣，并且可以產(chǎn)生140N扭矩力。我們希望做出一個(gè)比Atlas更高效的機(jī)器人，并且能夠長(zhǎng)時(shí)間不充電。

軟件能控制機(jī)器人做什么？機(jī)器人自己能做什么？

軟件體系是基于ROS和YARP，機(jī)器人的各個(gè)軟件組件用的是ROS模塊，而人機(jī)交互界面是基于意大利理工學(xué)院開發(fā)的YARP中間件。機(jī)器人由試驗(yàn)站的工作人員操作，利用機(jī)器人的感知系統(tǒng)，可以自動(dòng)執(zhí)行一些任務(wù)，比如平衡、散步和距離測(cè)量。大多數(shù)機(jī)器人動(dòng)作由運(yùn)營商提供的命令驅(qū)動(dòng)，當(dāng)機(jī)器人在遙遠(yuǎn)的地方執(zhí)行任務(wù)時(shí)，其所需的決定和行動(dòng)由操作員負(fù)責(zé)。為了構(gòu)建DRC的比賽場(chǎng)地，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室建立了特殊訓(xùn)練區(qū)，我們也在理工院的停車場(chǎng)練習(xí)駕駛?cè)蝿?wù)。

到目前為止最大的挑戰(zhàn)是什么？

對(duì)于我們來說，最大的挑戰(zhàn)是時(shí)間，Walk-man項(xiàng)目啟動(dòng)僅15個(gè)月后就被引入DRC，我們必須建立一個(gè)全新的平臺(tái)，同時(shí)仿真開發(fā)我們的軟件，Walk-man的設(shè)計(jì)和制造在創(chuàng)紀(jì)錄的10月內(nèi)完成，然后我們需要對(duì)硬件和軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，只有系統(tǒng)穩(wěn)定了，我們才可以做實(shí)驗(yàn)和執(zhí)行任務(wù)。在DRC決賽前，我們只有三個(gè)月時(shí)間來適應(yīng)全新的定制組件，這無疑是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

你的團(tuán)隊(duì)有多少人？

這支隊(duì)伍有19人，大多是碩士、博士學(xué)生和博士后研究人員。機(jī)器人軟件開發(fā)有12人，他們致力于底層固件、軟件體系結(jié)構(gòu)、高水平動(dòng)作生產(chǎn)和感知模塊。硬件開發(fā)有7人，其中5人致力于系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)，另外2人負(fù)責(zé)電子設(shè)備的定制。團(tuán)隊(duì)主要來自意大利理工學(xué)院，其中有13人是全職工作，我們的合作者有來自比薩大學(xué)的教授。

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