大狗,最適應崎嶇地形的機器人!美軍棄用,中國卻方興未艾

大狗,最適應崎嶇地形的機器人!美軍棄用,中國卻方興未艾

大狗機器人(Bigdog),因形似機械狗被命名為“大狗”。

由波士頓動力學工程公司,專為美國軍隊研究設計

與以往各種機器人不同,“大狗”並不依靠輪子行進,而是通過其身下的四條“鐵腿”。美軍將阿富汗作為測試這種具有高機動能力的四足仿生機器人的試驗場,開始試驗這款機器人與士兵協同作戰的性能。

大狗,最適應崎嶇地形的機器人!美軍棄用,中國卻方興未艾

可以爬山涉水,還可以承載較重負荷的貨物,可能比人類都跑得快

“大狗”機器人的內部安裝有一臺計算機,可根據環境的變化調整行進姿態。“大狗”既可以自行沿著預先設定的簡單路線行進,也可以進行遠程控制。

大狗機器人,被稱為“當前世界上最先進適應崎嶇地形的機器人”

未來,這種機器人,會像科幻電影《終結者》中“T-800終結者”能夠對人類執行殘酷無情的殺戮任務嗎?

一、詳解美國大狗機器人構造和其中的傳感器技術運用

智能無人系統,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、微型衛星、工業機械臂等眾多旁支。

美國研究人員開發的“大狗”(BigDog)機器人便是其中一例

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戰場上的“大狗”機器人,資料圖

大狗”機器人體重和大型犬相當,在交通不便的地區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

據瞭解,“大狗”機器人總共安裝有約50個傳感器,用於監測車身的姿態與加速、關節的運動和力度、發動機的轉速和內部機械裝置的溫度和液壓。

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大狗機器人約裝有50個傳感器,資料圖

“大狗”機器人頭部立體攝像系統,可提供精確的三維地形圖。

姿態傳感器,能提供當前的姿態和加速度。

壓力、位置傳感器,則可反饋關節當前的運動狀態和餘量。

溫度、壓力傳感器,還可以監測系統的健康狀態。

這樣一來,多種傳感器收集到的信息全部傳遞回“大腦”後,通過信息融合算法,經過類似人腦的處理過程,“大狗”便可以作出正確的指揮。

“大狗”機器人最大的特點 —能夠展示以多種運動方式與速度運動。

“大狗”機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。

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鋼架結構的“大狗”機器人,資料圖

體內,裝有汽油發動機提供全身動力

具體來說,“大狗”的身體是一種鋼架結構,內裝有圓筒形汽油發動機,來為“大狗”的水壓系統、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,它還采用瞭一種動態平衡小跑步態

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精確控制分配給各條腿的運動力量和地面反應力量,來優化它的負重能力。

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大狗關節裝有傳感器,負責測量力量和位置,探測地勢變化。資料圖

腿部關節,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,並有一個“彈性”關節,利用水壓刺激器,電腦每秒可以重新將關節配置500次。

關節上裝有傳感器,負責測量力量和位置,探測地勢變化,電腦參照這些數據,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。

通過調整關節的水壓液體的流動,電腦可操控每隻爪子準確地調整步伐

例如,如果有一條腿比預期更早地碰到瞭地面,計算機就會認為它可能踩到瞭巖石或是山坡,然後“大狗”機器人就會相應地調節自己的步伐。

遭到外界“騷擾”,例如踹它一腳,“大狗”的主動平衡性使其可以保持穩定

二、“大狗”機器人“太吵”,美軍無法用在戰鬥中

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“大狗”機器人

據報道,有些人稱為“大狗”的“步兵班組支援系統”,能夠負載400磅(約181.4公斤)裝備翻山越嶺,還能解讀語言和視覺命令。

據臺灣媒體報道,美國軍方表示,暫時不打算部署1個與谷歌 (Google)聯合開發的機器狗,原因是機器狗“太吵”

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“大狗”機器人的結構圖

但報道稱,美國陸戰隊現在認為,“大狗”的汽油引擎聲音過大,無法用在戰鬥中。

根據陸戰隊作戰實驗室(Marine CorpsWarfighting Laboratory)發言人歐爾森(Kyle Olson)所言,2014年一場大型現場試驗讓機器狗的缺點原形畢露。

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“大狗”機器人的汽油引擎

“大狗”LS3,由谷歌2013年買下的機器人設計公司“波士頓動力”研發,是與五角大樓研究部門國防先進研究計劃署(DARPA)合作的產物之一。

這個機器狗,據稱會發出類似割草機的噪音,這在戰況中不可行,且維修也很困難。

“波士頓動力”為此做出修正,打造出相對安靜、以電力驅動的機器狗Spot

然而,盡管2015年9月測試成功,陸戰隊還是決定不帶它上場,因為Spot身材嬌小隻能負載40磅(約18公斤),所以未來可以用在偵查中,不過它缺乏機器大狗的自主導航能力,需要士兵手動操控。

雖然大狗機器人,沒有被美軍看中,但波士頓動力在此基礎上發展的新一代人形機器人Atlas,顯示瞭超乎想象的高度擬人化運動能力

Atlas不但可以完全獨立的直立行走,還能步行穿越崎嶇地面。Atlas已經成功演示瞭在濕滑松軟的雪地上行走。

更神奇的是,Atlas可以完成雙手搬運、擺放各種貨品的復雜操作,這顯示瞭該機器人在倉儲、醫護等場合中的應用前景。

Atlas甚至能在摔倒後,自己重新站立起來。這是人形機器人技術的又一重要突破。

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Atlas機器人的平衡傳感器、光學雷達、雙目視覺傳感器,都與大狗機器人的研制有著直接關系。

三、因技術過於超前,世界步行機器人發展進入瓶頸期

必須承認,這一技術確實有過於超前、實用性有限的問題。

波士頓動力的大狗機器人,一度進入美軍進行測試,但最終未能說服美軍采用。美海軍陸戰隊,在夏威夷基地組織瞭多種無人車輛、步行機器人的實戰評估。這些車輛、機器人主要模擬瞭日常運輸等任務。

下圖,是中國最大的地面武器研制生產企業 — 中國北方工業公司的相關機器人。

測試人員騎在機器人上前行,說明該機器人能夠承受至少約80公斤的載荷

大狗,最適應崎嶇地形的機器人!美軍棄用,中國卻方興未艾

中國北方工業公司,最初公佈這一機器人時,使用瞭迷彩佈進行覆蓋,也許是為瞭避免相關技術機密外泄。據稱美國波士頓動力公司大狗團隊的科研人員曾經參與中國相關的學術交流活動。

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在美國方面,大狗機器人的研制工作並未停息。雖然美軍認為LS3尚不適合立即裝備服役,完成測試後未做出采購決定,但仍通過若幹渠道繼續支持波士頓動力對大狗機器人進行進一步改造升級。

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中國最新研制的四足步行機器人“奔跑號”近日參加瞭解放軍陸軍裝備部“跨越險阻2016”地面無人系統挑戰賽並獲得冠軍。現在看來,我國無人平臺的綜合實力已經看齊國際最先進水平,在部分指標上超越美國波士頓動力公司的“大狗”四足機器人。

這一名為“奔跑號”山地四足仿生移動平臺的中國國產機器人,參加瞭解放軍陸軍裝備部“跨越險阻2016”地面無人系統挑戰賽。

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“奔跑號”一舉奪得50米速度、綜合越野桂冠。

“奔跑號”的“跨越險阻2016”賽果令人振奮,我國無人平臺的綜合實力已經看齊國際最先進水平,在部分指標上,超越美國波士頓動力公司的“大狗”四足機器人。

不難預見,中國科研單位也將在“奔跑號”機器人的基礎上,發展出更多、更強大、更多用途的機器人型號,甚至為我軍研制出勇往直前的戰鬥機器人!

Published in News by Awesome.

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