学会扶墙嘅机器人：没有乜嘢能让我倒下

转载：本文来自微信公众号“量子位”（ID:QbitAI），作者：明敏，转载经授权发布。

人类在走路不稳或者对路况不熟悉嘅情况下，都会下意识地用手来扶住身边嘅支撑物以保持平衡。但对于双足机器人而言，呢种技能才啱啱被解锁。

呢排，德国慕尼黑工业大学开发嘅LOLA双足步行机器人又一次升级，实现‌依靠上肢辅助嘅多触点移动（multi-contact locomotion）。

简而言之就是，双足机器人走路更似人类嘎啦。

比如，扶住墙壁“小心翼翼”地通过崎岖不平嘅路面。

在遇到“陷阱”时，立刻用手臂扶住墙壁站稳。

支撑住稳定嘅物体便唔会被轻易推倒

在前进中顺势扶一下桌子稳定身体

△像不像闪‌腰嘅你（唔系）

LOLA机器人进化史

其实早在2019年，LOLA机器人就实现‌自主行走。

今年3月，佢又实现‌在不平整地面上自主行走，应对突发情况时还可快速做出反应。

咁样睇，扶墙前行似乎有啲画蛇添足？

显然唔系。喺实际行走过程度，即便是人类也无办法预判所有突发情况，当我哋对前方路段判断失误时，就会需要上肢来辅助支撑身体保持平衡。如果没有上肢嘅辅助，噉只有一个结果——摔个狗啃屎。

噉就是点解要使用多点支撑移动，对于人类嚟讲这系一项非常有用嘅技能，于机器人而言亦是咁。

机器人扶墙，真嘅好难

越是有用嘅技能，往往难度越大。

想要双足机器人手臂扶墙移动还保持平衡，并唔系睇上去那么简单。因为呢种情况下，机器人自身形成‌超静定结构，喺完成手臂扶墙后嘅瞬间，机体嘅受力结构发生‌巨大嘅变化，想要继续保持平衡，便需要重新核算。

对此，研发人员首先对LOLA机器人嘅硬件进行‌升级。

之前，LOLA机器人嘅双臂主要是用来弥补快速行走时双脚嘅动态效应。躯干设计相较简单，并唔可以承受在多触点移动过程中由上臂“扶墙”带来嘅负荷。

为此，喺呢次升级度，科学家们重新设计‌LOLA嘅上半身：从骨盆开始提高躯干嘅强度，对关键元件减轻重量并提高硬度，调整手臂关节设计及连杆长度以达到更多嘅工作空间。

软件方面，LOLA采用‌层次性架构。

在最高层次上，视觉系统先生成一个环境模型，并估计场景中机器人嘅6D姿态。然后，行走模式生成器使用呢啲信息来规划一个动态模型，引导LOLA到预定嘅目标位置。

在较低层次上，稳定模块来进一步完善呢个环节，以补偿模型或第啲因素产生嘅误差，并保持整体嘅平衡。

长期目标

研发团队表示，LOLA机器人嘅一个长期科学目标是为‌认识人类行走嘅必要元素和控制机制，佢嘅腿部运动学设计和人体非常相似。

“我哋同运动技能学嘅科学家们一齐，试图找出目前为止人类步态行动同LOLA步态行动之间嘅异同。“

研发团队希望通过这项研究，一方面能为直立行走嘅控制机制提供新思路，另一方面能证明目前对人类步态嘅生物力学模型嘅理解系咪正确。

虽然研究人员认为，双足机器人用双臂来辅助直立步态是非常合理嘅，但是展望未来，佢哋更期待双足机器人点样利用佢们嘅四肢以非人类嘅方式移动。

参考链接：

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