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有腿又有轮会后空翻 腾讯发布首个全自研机器狗Max

2021-03-03 09:41:13  来源:网易科技

3月2日,腾讯正式发布首个软硬件全自研的多模态四足机器人Max,其采用足轮融合一体式设计,有腿又有轮,不仅拥有“崎岖路面走得稳,平坦路面跑得快”的特长,还能双腿站立“拜年讨红包”。Max首次实现了从四足到双足的站立、移动,能完成后空翻、摔倒自恢复等高难度动作。

这也是腾讯Robotics X实验室继会走梅花桩的机器狗Jamoca和自平衡自行车之后又一科研进展。未来机器狗将有望在机器人巡逻、安保、救援等领域发挥作用。

腾讯表示实验室在努力提升机器人的多模态移动能力,能够根据需要自如地切换形态,以此完成更复杂的任务,目前已有多种足轮融合的技术方案面世。

腾讯机器狗Max采用了腾讯Robotics X实验室自研的足轮融合方案,融合了足式与轮式运动模态。从硬件上的机械和电路设计,到软件上的系统框架和控制算法创新,使得Max既有腿、又有轮,可以灵活切换,并有较好的平衡能力,在崎岖路面走得稳,在平坦路面跑得快,更契合人类社会的现实环境。

在本体设计上,传统的足轮融合方案是在足底增加额外的轮毂电机,该方案使得足式机器人的腿变得“笨重”,行走起来不够顺畅,灵活性也会有所降低。

为了解决这一难题,腾讯Robotics X实验室提出了一种离合式足轮一体化机构设计方案,通过增加一个质量仅约20g的微型直线电机,使得膝关节电机可同时作为足式和轮式运动的驱动源,在基本不增加腿部惯量的同时,实现了机器狗的足轮多模态运动。同时,该设计方案使得Max在轮式运动下的能耗相比传统的足轮融合方案降低了约50%。

腾讯Robotics X实验室还设计了一种特殊的轮式结构,将机器狗轮式运动的速度提升数倍,最高可达25公里/小时。

依托于腾讯自研的软硬件系统框架,机器狗Max拥有敏锐的“神经系统”,实现了亚毫秒级力控,大大降低了软硬件系统延迟,让它面对外界的响应能力得到提升,反应更快。

在运动规划与控制算法上,Max拥有了更发达的“小脑”。不仅能得心应手地完成足式移动、后空翻等常规动作,还首次实现了四足到双轮站立的炫酷演示,在站立后甚至能使用前腿进行简单地操作任务,如抱球、按按钮,甚至还能“讨红包”。

针对足式运动,Max基于自研的鲁棒控制算法,平均计算耗时小于0.3ms,拥有摔倒自行恢复的技能,即使遭受大冲击摔倒,也能自行恢复正常运行状态。

针对轮式运动,Max综合了NLMPC(Nonlinear Model Predictive Control,非线性模型预测控制)算法、QP(Quadratic Programming)优化、柔顺控制算法,完成了从趴地状态到双轮站立的起摆、平衡抗扰、落地控制。

相比于目前市面上仅使用双轮完成平衡的移动设备,Max拥有多个关节,不仅在控制难度上更具挑战性,在站立后的演示场景上更具多样性。双轮站立“解放”了四足机器人的前腿,扩展了其操作空间。

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