雙足機器人怎麼保持平衡？美研究人員從奔跑的鴕鳥身上找到了點靈感

機器生而為人類服務，也正是為了更好的代替人類來儘可能的完成各種各樣的複雜任務，理想的機器人設計往往是足式的，這樣一來就方便其適應原本為人類生活習慣所設定的生活環境，如日本豐田的仿生機器人Asimo，波士頓動力的 Atlas，以及深圳灣報道的 Cassie，MARLO，DURUS 等。憑藉類人的腿部設計，它們能夠如人類般跨越障礙物、攀爬樓梯，但如何保持平衡則始終是這類機器人的一大技術難點。

近日，位於美國弗洛里達州的 IHMC（the Institute for Human and Machine Cognition）機器人研究實驗室對外公布了他們正在研發的雙足機器人測試視頻。

與一般擬人步態的機器人不同，這隻雙足機器人的運動形態就如奔跑的鴕鳥，亦或者像保持騎行狀態的人類雙足。

另外值得注意的是，它保持平衡的機制在於它特有的驅動設計，包括電機和一個馬達裝置。而不是像其他雙足機器人那樣，搭載一個運算的電腦以保持平衡。據說，這種不斷奔跑的運動形式，使得機器人能夠始終保持平衡且不會前後傾斜。

「於這個機器人而言，所有的智慧結晶就在於它本身物理設計。」IHMC 的高級研究科學家、同時也是這個項目領隊的 Jerry Pratt 說道。他曾帶領團隊完成各種高難度技術機器人的研發工作，其中就包括直立行走的雙足機器人。

在其公布的視頻中，團隊在幾種情景下做了測試，其中一個是實驗員趴在車尾箱當中，在汽車開動時，讓機器人在人工手提著其上半部分的情況下跟隨著步伐進行奔跑；

另外一個就是，實驗人員完全放開雙手，將機器人置於跑步機上，但機器人身旁兩邊各有一塊玻璃輔助，以保證機器人不會偏離跑道。

從這些試驗中，我們都沒能看到機器人不依靠任何輔助而自主行走的情形，想必這也是該團隊需要努力的方向。

該項目組的其中一位研究人員表示，他們正在努力將機器人升級成新的一個版本，而新版本的機器人將在不依賴這兩堵玻璃牆壁的情況下仍保持穩定行走。

在電機的驅動下，該機器人在馬達的驅動作用下保持奔跑的狀態，就如處在運行狀態的自行車輪胎那樣使得機身能夠始終保持直立狀態。據研究人員表示，該犬形大小的機器人的奔跑速度大概為 10 英里每小時，而如果做到人形般大小，其速度可上升到 20 或 30 英里每小時。在速度控制方面，主要由 RC 控制器實現。

研究人員表示，之所以選擇做奔跑式的機器人，是基於穩定性這一考慮因素。他們首先選擇了馬達這一控制裝置，在符合這一裝置運行的步態動作中，儘可能考慮人類熟悉的運動方式——也就是奔跑，另一方面，這也有利於提高機器人的辦事效率。

事實上，相比輪式機器人，足式機器人雖具有更靈活的跨越障礙能力，但即使能在平地上自由行走，也不代表它能應付所有的場景，比如有時還需要克服崎嶇不平、布滿泥土、碎石等的多種道路。跟所有足式機器人研究者一樣，IHMC 這一項目團隊也同樣面臨著這些困難和挑戰。（本文作者：Jes @深圳灣）

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