“半人馬”救援機(jī)器人擁有高度靈活性 還能空手道掌劈？

意大利理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一款“半人馬”設(shè)計的救援機(jī)器人，它有四足、四輪，也有頭、軀干和雙臂，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和靈活性，不失為最適合災(zāi)難救援的機(jī)器人體型。或許不久的將來，我們會看到半人馬機(jī)器人將人類從危險的環(huán)境中拯救出來。

什么東西擁有四條腿、四個輪子、兩只手，還掌握空手道掌劈技能？

它就是Centauro——一款獨(dú)特的輪式四足+雙臂搜救機(jī)器人，由意大利理工學(xué)院的研究人員打造。

Centauro在意大利語中的意思是“半人馬座”。名如其人，Centauro機(jī)器人采用了“半人馬”的設(shè)計：四條腿的底部有輪子（就像有輪子的四足動物），與一個有頭和兩只手臂的上半身相連接。

研究人員的目的是找到最適合用于災(zāi)難救援的機(jī)器人體型。通常，搜救機(jī)器人的設(shè)計和人類一樣，有兩條手臂和兩條腿，但研究人員越來越發(fā)現(xiàn)，混合的設(shè)計能提供更高的靈活性。半人馬機(jī)器人的設(shè)計有四條腿，腿上還有輪子，這比人形機(jī)器人更穩(wěn)定，同時保留了用于操縱工具和門等物體的兩個向前的手臂。

Centauro 機(jī)器人高1.5米，重93公斤，比視頻中看起來的要大，也更靈活。它由多種輕質(zhì)金屬制成，如鋁、鎂和鈦，還有3D打印的塑料外殼。機(jī)器人內(nèi)部有三臺電腦，可以處理感知、控制和運(yùn)動規(guī)劃，并且始終由人類操作員控制。它的電池足以讓Centauro連續(xù)工作2.5小時。

半人馬設(shè)計的主要賣點(diǎn)是靈活性。

Centauro機(jī)器人的每條腿有都6個自由度，也就是說，它可以在臀部、膝蓋和腳踝處旋轉(zhuǎn)和伸展，在環(huán)境中實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)運(yùn)動，并控制輪子模塊，這些輪子模塊放在腳踝處，就像會滾動的“馬蹄”。

這意味著機(jī)器人可以采取多種不同的姿勢，包括輪式直立姿勢（最適合快速移動）和蹲伏的“蜘蛛”模式，這使它在操作工具時更加穩(wěn)定。它也可以在瓦礫地面上行走，甚至能爬上樓梯。

輪子讓機(jī)器人得以充分發(fā)揮機(jī)動性。輪子是由鋁合金制成的，其外層用彈性體材料包覆成型，從而確保粘性阻尼接觸，同時在地面上滾動時能產(chǎn)生適當(dāng)?shù)哪Σ痢?/span>

再看它的上半身軀干。

Centauro機(jī)器人能夠使用人類工具來執(zhí)行操作任務(wù)，并且能夠顯示出比一般人類成年人更高強(qiáng)度的操作能力。它的輕質(zhì)（10.5公斤）的手臂有效載荷重量比大于1:1，單臂的有效載荷約為11公斤。

此外，它的高性能、抗沖擊的驅(qū)動系統(tǒng)允許機(jī)器人執(zhí)行需要劇烈物理碰撞的操作任務(wù)，而不會對機(jī)器人部件造成物理損傷。

Centauro機(jī)器人的頭部裝有傳感器，包括成像攝像機(jī)、RGBD（紅色、綠色、藍(lán)色、深度）傳感器，以及一個用于全面覆蓋的激光雷達(dá)系統(tǒng)。高保真扭矩傳感器和熱傳感器則分散在全身各處。

研究人員稱，Centauro機(jī)器人比雙足人形救援機(jī)器人WALK-MAN具有更高的操縱負(fù)載，并且更能抵抗物理沖擊，因此可以執(zhí)行需要改造環(huán)境的任務(wù)，例如，打破關(guān)著的門以開出一條路來。這個機(jī)器人的尺寸也比WALK-MAN機(jī)器人要小，因此更適合在人類環(huán)境中操作。盡管尺寸變小了，但它更強(qiáng)大，具有更穩(wěn)定的運(yùn)動和平衡能力，更接近在災(zāi)難環(huán)境中的實(shí)際應(yīng)用。

機(jī)器人的操作大部分時間是遠(yuǎn)程控制的，高級命令來自人類操作員，而整個身體的運(yùn)動生成和阻抗調(diào)節(jié)是由本地共享的自主控制器調(diào)節(jié)的。在通信中斷或延遲的情況下，機(jī)載計算機(jī)可以預(yù)測目標(biāo)動作，并在沒有幫助的情況下完成動作。

研究人員表示，下一代軟件架構(gòu)和全身控制工具將能夠通過高級遠(yuǎn)程操作界面更輕松地操作機(jī)器人。這個界面采用本地自主模塊，具有全身運(yùn)動生成和阻抗調(diào)節(jié)功能，可以兼顧機(jī)器人的運(yùn)動和交互阻抗。

當(dāng)然，設(shè)計機(jī)器人本身就是一個挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，研究人員必須弄清楚如何最好地控制它；并且將通過越來越困難的挑戰(zhàn)來測試Centauro機(jī)器人的能力。誰知道呢，將來我們可能會看到半人馬機(jī)器人將人類從危險的環(huán)境中拯救出來?？纯催@個空手道掌劈，很酷吧？