美國研究人員打造防摔雙足機器人以推進現實世界的強化學習
美國研究人員開發了採用新設計 HybridLeg 平台的雙足機器人，以推進強化學習。這些機器人具有燈籠形傳感機械罩，可以安全地處理全身接觸。為了解決類人機器人固有的不穩定性問題，伊利諾伊大學的動能智能機器實驗室 (KIMLAB) 開發了一種保護性設計，可以減輕跌倒衝擊並允許自主恢復到站立姿勢，從而在每次試驗後能夠自我重置。該平台與多模式跌倒檢測和增強的站立階段跟踪相結合，為穩健、長期、真實的強化學習實驗鋪平了道路。重新思考雙足設計 KIMLAB 分享的一段視頻詳細介紹了一款創新的無線雙足機器人，該機器人具有獨特的“混合腿”機制。雖然傳統的人形機器人通常使用串行連桿來模仿人體解剖結構，但這種設計將串行連桿的生物學熟悉性與並聯連桿的機械優勢結合起來，例如更高的速度、更低的慣性和出色的有效負載重量比。 Hybridleg 是一種平行連桿機構，其中每個連桿由串聯鏈條組成，形成五桿閉合連桿機構。該機器人利用 12 個電機進行驅動，並進行了重大設計選擇，將其中 10 個電機集中在骨盆附近，僅在腳踝處留下 2 個電機。這種配置大大減少了遠端質量，從而最大限度地減少了擺腿動力學的負面影響，並允許使用線性倒立擺等降階模型進行更準確的物理建模。作為一個完全獨立、不受束縛的平台，機器人在其體內容納了所有必要的組件，包括單板計算機、IMU、電壓轉換器和鋰聚合物電池。演示最後通過各種步行實驗展示了機器人的功能。敏捷混合雙足大型雙足機器人展示了混合機械設計如何推動人形運動變得更加敏捷、力量和效率。最近的一篇論文詳細介紹了該機器人是圍繞 HybridLeg 機構構建的，這是一種結合串行和並行結構的新穎方法，為每條腿提供六個自由度，同時保持低慣性和大工作空間。該設計可實現更快的運動、更高的有效負載能力和更高的動態性能——敏捷雙足行走的關鍵要求。為了進一步提高結構剛性和精度，最新版本的 HybridLeg 採用碳纖維管和高精度軸承製造，使結構能夠在不犧牲精度的情況下支撐自身重量。一對 HybridLegs 使用受人類生物力學啟發的定制骨盆設計組裝成一個完整的雙足平台。骨盆採用偏航角偏移，類似於人腳的腳趾向外角度，以擴大腳部可觸及的工作空間並提高整體穩定性。詳細說明工作空間和速度範圍的仿真結果通過硬件實驗進行了驗證，證實了理論與實踐之間的緊密一致性。該機器人身高 1.84 米，比人類的平均高度高，而重量僅為 29 公斤（64 磅）。儘管尺寸較大，但它可以由小型人形機器人通常使用的同類伺服電機驅動，凸顯了混合機構的效率和優化的結構設計。該論文提供了機械架構的詳細解釋，以及完整的運動學分析和分析解決方案。性能驗證包括多體動力學模擬以及初步硬件實驗，包括蹲下和原地行走運動。研究人員表示，一個簡單的向前行走演示進一步證實了該方法的可行性。總之，這些結果使基於混合腿的兩足動物成為未來人形運動、可擴展機器人設計和現實世界動態行走實驗研究的一個有前途的平台。
已发布: 2026-01-19 19:26:00
