充气机器人也有太空梦,轻便小巧易折叠,做宇航员的好帮手

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04-22 11:27

导读:五年前,一部《超能陆战队》走进了观众们的视线。自此,只要提到充气机器人,人们脑海中第一个浮现出来的就是居家好机器人——暖男大白的身影。也正是受此影响,杨百翰大学(Brigham Young University)的研究团队仿照着大白,也开发出了一个充气机器人,路易国王 King Louie。

很少会有人不知道《超能陆战队》里呆萌的大白。作为一款医疗辅助机器人,大白不仅能够提供专业的医疗护理,还拥有治愈人心的能力。

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以大白为原型的路易国王从外表上却看不出有任何一丝大白的影子:蓝哇哇的皮肤,并不圆润的身体,李金斗同款大鼻子,还有一对长长的手臂。

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如果这样的机器人做私人护理的话,怕是不少小朋友都再也不敢生病了。不过,路易国王也并不是一个医疗机器人,它的目标是冲上太空,帮助宇航员们完成工作。

除了外表和功能外,路易国王和大白其实也有一些共同点。

比如放气后,都能将体积缩成很小的一块,便于携带:

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又比如,都很招小孩子的喜欢:

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研究人员们经常会向小朋友们展示这个机器人,小朋友们上来就会想要抱它、打它。研究人员对此表示没问题,不同于那些可能会因为刚硬的外壳而伤到小孩子的重型机械,路易国王柔软的充气身体怎样都不会对小孩子造成伤害,可以放心地让孩子们接触它。

不过,这副柔软的身子也为研究带来了一定的困扰。

充气机器人各部分或关节的运动需要用充气、放气进行控制,所以在精确性和重复操作的控制上就较为弱势。

机器人内部充满了可扩展的气室,能够像肌肉一样膨胀、收缩,拥有四个自由度的手臂会随着空气压缩机输入的压力而移动。由于不能使用刚性机器人的关节编码器,BYU 的研究人员选择了 HTC Vive 运动跟踪系统对运动进行标记,并据此预估充气后手臂关节的角度。

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然而,由于全身都是用柔软的织物制成,有时候,机器人关节扭曲的方式很难进行建模。并且,机器人放气后再进行充气,关节内部的结构可能会有所变化,这使得精确控制更加困难。

为了解决这个问题,研究人员使用了视觉伺服技术,帮助机器人达到精确的动作控制。在给定需要机器人达到的位置后,不断给出反馈,让它有条不紊地达到确切的位置。

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当它在运动或者抓取物体时,如果关节内部结构发生了变化,那么视觉伺服技术将能够保证机器人的动作不会因手臂结构改变而产生误差。

充气机器人的优势在于重量轻,放气后体积小,安全性强。因此,充气机器人是太空探索的理想选择,这也是 NASA 选择资助本项目的原因之一。

NASA 也曾发过一个安装在火星车上的充气机器人臂视频,该机器人臂拥有六个自由度,能够抓取和放置物品,也拥有强大的力量。比如,能够帮助抓紧木块的一端,较大的敲击力道也不会使它放松手臂。

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能够把石头扔进框里,

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还能调皮地挥一挥手中的旗子,宣誓自己的国籍。

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路易国王也是根据该机械臂进行设计的,同样地,也能够抓取和投掷物品。比如,抓一颗球,然后把它准确地扔到桶里:

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或者把球抛给镜头(虽然胳膊直接弯向身后看起来有一些惊悚):

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也可以和小朋友来一个友善的握手:

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在胶带的帮助下,路易国王还能拿起锤子来,砸个箱子:

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当然,这些看似笨拙的功能并不是为了好玩,而是为了在太空中给宇航员提供帮助。理想的情况下,研究人员希望路易国王能够完全自主,才能够方便辅助宇航员的工作。就目前的状况来看,路易国王还需要经过很长一段时间的训练,才能掌握好动态关系。

研究人员乐观地开玩笑道,如果最终失败了的话,至少它还能做个氧气瓶,让宇航员们呼吸它体内的空气。

即使研究人员们这样说了,也还是希望有朝一日,他们能够实现自己的愿望,让路易国王在太空探索中派上用场。

本文来自微信公众号机器人大讲堂(ID:RoboSpeak),作者为阿权,爱范儿经授权发布。

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