3 月初,SpaceX 星艦原型 SN10 降落發生爆炸後,正是 Spot 奔赴第一線,檢查星艦爆炸情況、評估發動機的損害程度。前不久,Spot 也開始參與法國軍隊的日常訓練,或許未來戰場上將出現 Spot 的身影。
恰巧在昨天,一則關於 Spot 新技能的消息刷屏瞭:一位名叫 Michael Reeves 的 Youtuber 歷時 6 個月,通過安裝攝像頭、噴嘴萬向節等,給 Spot 增加瞭一個倒啤酒的新技能。
然鵝,由於最終準確率僅僅 35%,因此場面一度尷尬,Michael Reeves 原本設想的倒酒機器狗竟然變成瞭撒尿機器狗......
不得不說,在網友的腦洞加持下,Spot 快被“玩壞瞭”,而這也說明它關註度高、實力不凡。
但值得註意的是,即便是備受關註的網紅機器狗,也要面對不小的競爭壓力。
畢竟,這屆機器狗太強,可以說是無所不能瞭。
比如走梅花樁:
接受“鐵狗五項”挑戰:
掛上牛頭,和 idol 一起上春晚:
而就在最近,美國加州大學伯克利分校也設計瞭一隻機器狗。
相比被用於軍事用途、被網友惡搞,這隻狗子的主要功能顯得有點兒溫情:為視障人士導盲。
剛性驅動臂換成牽引帶
目前,這隻導盲犬的相關研究成果可以在預印本平臺 arXiv 上找到,論文題為 Robotic Guide Dog: Leading a Human with Leash-Guided Hybrid Physical Interaction(機器導盲犬:用牽引帶引導的混合物理交互為人類導航)。
眾所周知,導盲犬在社會中扮演著至關重要的角色,對特殊群體而言,導盲犬不是工具,而是一位夥伴、是一種保護、是他們與這個世界的連接。
一隻表現出色的導盲犬,通常都經過瞭嚴格的篩選和訓練。但如果用技術的思維來看導盲犬的訓練工作,我們就會意識到一個問題——一隻狗獲取的技能無法轉移到另一隻狗身上,這使得導盲犬訓練既費時又費力,而且過程不容易擴展。
基於此,加州大學伯克利分校研究團隊的目標是設計一個能導盲的機器人。
論文介紹,機器人導盲其實並非什麼新鮮事,不過目前看來,大多數導盲機器人系統都是基於帶有大底座的輪式平臺,並帶有可驅動剛性導向臂。
研究團隊認為:
受大底座和驅動臂的限制,傳統的導盲機器人一般都很難在狹窄、混亂的環境中工作。此外,驅動臂也給機械控制設計帶來瞭額外的復雜性。
研究團隊因此嘗試把傳統的剛性驅動臂換作一條牽引帶。
實際上牽引帶並不是說換就能換,畢竟相比外形相對固定的驅動臂,牽引帶時而緊繃時而松弛,其變化將更為復雜。下圖展示的是牽引帶緊繃和松弛的兩種狀態。
研究團隊提出瞭一種包含牽引帶張力的混合人-機物理交互模型,用於描述機器人導盲系統的動力學關系。研究團隊將該模型應用於一個混合整數規劃問題中,並建立瞭一個反應規劃器,它可以利用松-緊開關,引導視障人士在有限空間內安全前行。
規劃器的工作流程具體是:確定當前位置和目標位置後,全局規劃器首先使用算法為局部規劃器生成目標可行路徑點,接著局部規劃器生成一條短的軌跡,再向機器人發送控制命令。
研究團隊設計的框架大致如下圖所示。
由會後空翻的小獵豹“進化”而來
在提出上述機器人框架之後,研究團隊將其部署在一個小型四足機器人身上。
值得關註的是,研究團隊用到的四足機器人是 Mini Cheetah(翻譯過來就是小獵豹)。
ICRA2019 會議期間,來自 MIT 機械工程系、電氣工程與計算機科學系的一組研究人員發表論文,官宣瞭 Mini Cheetah。
簡單來講,Mini Cheetah 是一種高 0.3m 左右、重 9 kg 的四足機器人,它體積小、功能強大、機械堅固,使用瞭定制的可反向驅動模塊化驅動器。當時 Mini Cheetah 已經能進行小跑演示,速度高達每秒 2.45 米;還能做出 360° 後空翻的動作。
研究團隊基於 Mini Cheetah 做瞭這幾點設計:
借助二維激光雷達實現機器人定位;
用深度相機進行人體檢測;
配備先進的速度跟蹤控制器(雷鋒網註:根據給定的速度命令計算出所需地面反應力和位置信息,可以算出關節位置速度,這一信息將傳遞給關節控制器,產生關節力矩)。
最終,Mini Cheetah 成為瞭一隻名副其實的機器導盲犬。
我們來看看效果(下圖中最窄處寬度是 0.8 米)。
無疑,這款能夠帶人類穿過狹窄雜亂空間的自主機器人,對視障人士來說將是一大福音。