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豐富多樣的機器人,且看美國智能機器人技術應用

日期:2016-12-16 瀏覽量:0  次 來源:德普瑞工業(yè)商城
目前,隨著智能化無人系統(tǒng)的概念的普及、傳感器和微型處理器技術的發(fā)展,智能無人系統(tǒng)已開始在社會生活中嶄露頭角,大大地推動了信息融合技術的研究和應用。美國研究人員開發(fā)的“大狗”(BigDog)機器人便是其中一例。

目前,智能無人系統(tǒng)種類多樣,類型豐富。主要包括空中飛行的無人機、飛艇,地面上作業(yè)的機器人、自主地面車輛,水中的無人潛航器、水下機器人等三大類,還有空間站機器人、微型衛(wèi)星、工業(yè)機械臂等眾多旁支。目前,隨著智能化無人系統(tǒng)的概念的普及、傳感器和微型處理器技術的發(fā)展,智能無人系統(tǒng)已開始在社會生活中嶄露頭角,大大地推動了信息融合技術的研究和應用。美國研究人員開發(fā)的“大狗”(BigDog)機器人便是其中一例。

美國機器人

戰(zhàn)場上的“大狗”機器人

在戰(zhàn)場上,當美軍在對堅固設防區(qū)實施有準備的進攻作戰(zhàn)時,會動用偵察車、夜視器材、雷達、地面?zhèn)鞲衅鞯龋匾獣r使用巷戰(zhàn)的智能機器人、無人駕駛偵察機、高級電子傳感器等。這款“大狗”機器人,便是由美國波士頓動力學工程公司專為美國軍隊設計研發(fā)的。研發(fā)成功后,到2015年,“大狗”機器人就已經(jīng)進入了阿富汗地區(qū)開展試驗,對機器人和士兵的協(xié)同作戰(zhàn)功能進行了初步驗證。


作為形似機械狗的四足機器人,“大狗”機器人體重和大型犬相當,在交通不便的地區(qū)能夠為士兵運送彈藥、食物和其他物品,能夠行走和奔跑,還可跨越一定高度的障礙物。


大狗機器人身上的傳感器類型

據(jù)了解,“大狗”機器人總共安裝有約50個傳感器,這些傳感器能夠用于監(jiān)測車身的姿態(tài)與加速、關節(jié)的運動和力度、發(fā)動機的轉速和內(nèi)部機械裝置的溫度和液壓。

動物機器人

“大狗”機器人頭部立體攝像系統(tǒng)可提供精確的三維地形圖,姿態(tài)傳感器能提供當前的姿態(tài)和加速度,而壓力、位置傳感器則可反饋關節(jié)當前的運動狀態(tài)和余量,溫度、壓力傳感器還可以監(jiān)測系統(tǒng)的健康狀態(tài)。這樣一來,多種傳感器收集到的信息全部傳遞回“大腦”后,通過信息融合算法,經(jīng)過類似人腦的處理過程,“大狗”便可以作出正確的指揮。


在實際操作中,“大狗”機器人最大的特點是,能夠展示以多種運動方式與速度運動?!按蠊贰睓C器人通過控制它的四條腿,能夠站起來,蹲下去,爬行,小跑,甚至快速跳躍前進。這一連串的動作,離不開它身體和腿部的智能化構造與感知系統(tǒng)。


體內(nèi)裝有汽油發(fā)動機提供全身動力

具體來說,“大狗”的身體是一種鋼架結構,內(nèi)裝有圓筒形汽油發(fā)動機,來為“大狗”的水壓系統(tǒng)、電腦和慣性測算單元(IMU)提供動力。其中,慣性測算單元是機器狗的重要組成部分,它使用光纖激光陀螺儀和一組加速器跟蹤機器狗的運動和位置。這些裝置與四條腿一起發(fā)揮作用,就可以使它邁出準確的步伐。


為與人類行走的速度一致,它還采用了一種動態(tài)平衡小跑步態(tài),即利用橫向速度與加速度來保持平衡。通過一些慣性傳感器與控制系統(tǒng)精確控制分配給各條腿的運動力量和地面反應力量,來優(yōu)化它的負重能力。

智能機器人

大狗關節(jié)裝有傳感器,負責測量力量和位置,探測地勢變化

腿部關節(jié)利用傳感器探測地勢變化

談到大狗的腿部,它的腿由鋁制成,每條腿有三個靠傳動裝置提供動力的關節(jié),并有一個“彈性”關節(jié),利用水壓刺激器,電腦每秒可以重新將關節(jié)配置500次。關節(jié)上裝有傳感器,負責測量力量和位置,探測地勢變化,電腦參照這些數(shù)據(jù),結合從慣性測算單元獲得的信息,確定四條腿應該是抬起還是放下,向右走還是向左走。通過調整關節(jié)的水壓液體的流動,電腦可以將每一只爪子準確地放下。


例如,如果有一條腿比預期更早地碰到了地面,計算機就會認為它可能踩到了巖石或是山坡,然后“大狗”機器人就會相應地調節(jié)自己的步伐。而當遭到外界“騷擾”時,例如踹它一腳時,“大狗”的主動平衡性使其可以保持穩(wěn)定。

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