似魔鬼的步伐 為什麼機器人走路如此艱難?
如今,從工廠、商城、餐館、到醫院、家庭,人工智慧技術正越來越多地出現在人類社會生活的各個領域,從掃地、下廚、上菜到寫作,機器人Get√到的技能越來越多。甚至許多科技界人士相信,手機之後的下一個大事件會是服務機器人。
我們理想中的機器人又是什麼呢?送餐機器人可以隨意在餐廳里行走,不會撞到客人;機場機器人可以帶領我們去辦理託運手續、帶領我們去登機口;家庭機器人可以帶著孩子們一起玩耍,而不會撞倒他們。
我們還希望機器人能當我們的私人保鏢和我們一起仗劍走天涯,然而如果機器人都這樣走路,你還會有這種想法嗎?
噗哈哈下面是跑步機嗎
跳著走累不累?
這個實在太好笑了
星球大戰BB-8機器人滾著走
日本ASIMO機器人走得還挺穩當
中國「行者一號」機器人54.21小時持續行走134.03公里獲得吉尼斯世界紀錄了呢
這個完全不按套路在走,一看就不是什麼正經機器人
這估計在模仿老太太走路
我小時候「智障」的時候好像這麼走過
划船嗎?
「起飛」啦
多足機器人
這是在模仿鴕鳥嗎
蹦蹦跳跳真可愛
鋼鐵蜘蛛
略萌
繞障礙,爬樓梯的大白腿
DURUS:穿著阿迪達斯的雙足機器人
慢鏡頭
大名鼎鼎的Atlas機器人
人和動物能行走,這不奇怪,但是現實生活中,機器人模仿人走路很不理想,有些簡直不按套路來走,甚至可以用魔性來形容。
那麼,為什麼機器人走路這麼困難?
回答這個問題之前,我們先來了解下機器人不同的行走方式:
1.輪式移動機器人
如果汽車剛被造出來用的是兩條腿而不是輪胎,估計我們現在坐在上面得被顛死。啊,輪子是多麼偉大的發明。我愛輪子。
輪式移動機器人,顧名思義,就是驅動輪子來帶動機器人行走,輪式的效率最高,行進速度快,轉向靈活,而且造價不算高,部件出現問題後更換迅速,另外,在相對平坦的地面上,輪式移動既有相當理想的優勢,控制也相對簡單,輪式移動機構現今應用相當廣泛,是目前研究最為透徹的移動方式之一。
賽格威機器人就是一款典型的輪式行走機器人。考慮到實用化,採用的平衡車輪式行走方式,既能載人、載物,速度較快,還很平穩,能節約經濟成本,是非常適合在家庭或者外出時使用的。
2.履帶式移動機器人
典型的履帶式移動機構由驅動輪、導向輪、拖帶輪、履帶板和履帶架等部分構成。履帶式移動機構適合在複雜路面上行駛,它是輪式移動機構的拓展,履帶本身起著給車輪連續鋪路的作用。
履帶式移動結構具有以下優點:地面支撐面積大,接地比壓小,滾動摩擦小,通過性能比較好,轉彎半徑小,牽引附著性能、越野機動性、爬坡、越溝等性能優於輪式移動機構。履帶式移動機構廣泛用於各種軍用地面移動機器人。
它的缺點是由於沒有自定位輪和轉向機構,只能靠左右兩個履帶的速度差實現轉彎,所以在橫向和前進方向上都會產生滑動;轉彎阻力大,不能準確地確定迴轉半徑等。
3.腿式移動機器人
在人類社會和自然界中,存在人類無法到達的地方和可能危及人類生命的特殊場合,比如行星表面、工地、礦井、救援反恐等等,這些地方大多是不平坦的,輪式和履帶式機器人的應用就受限啦,所以腿式機器人就蓬勃發展起來了。腿式行走機器人基於仿生學原理,目前展開廣泛研究的有兩足、四足、六足等各種腿足式移動機構,該機構幾乎可以適應任何路面的行走,且具有良好的機動性,其運動系統具有良好的主動隔振功能,可以比較輕鬆地通過鬆軟路面和大跨度障礙。
缺點是行進速度低緩,效率低下,而且由於腿部與地面接觸面積相對較小,遇到非剛性地面狀況時會出現下陷的情況。同時,由於結構方面的原因,腿式行走的機器人都無法做到結構緊湊,而且其對腿部關節部位的製造要求較高,成本較高。總體來說,腿式運行速度比較慢,機構形式在上述各種移動機構中最複雜,控制也十分困難,目前尚處於研究和實驗階段。
4.跳躍式移動機器人
跳躍式機器人可以躍過數倍於自身高度的障礙物或者溝渠,對地形有較強的適應力。但是跳躍運動首先要克服自身重力的影響,由於需要跳躍,自身重力必然要小。重力要小,因而攜帶的能源不可能太多,這又會導致能量不足。
而且騰空和觸地階段動力學方程複雜,平衡難以控制。跳躍後半段要從高空墜落,機器人本身的抗摔能力又有著較高的要求。
可見,每一種機器人行走方式都不簡單,都有各種各樣的技術難題需要克服。
人類的大部分行為能力是需要藉助於邏輯分析,例如思考問題需要非常明確的邏輯推理分析能力,而相對平常化的走路,說話之類看似不需要多想的事,其實也是種簡單邏輯,因為走路需要的是平衡性,大腦在根據路狀不斷地分析判斷該怎麼走才不至於摔倒,而機器人走路則是要通過複雜的計算來進行。「教」一個機器人走路遠比教一個1歲的小朋友走路更辛苦,因為機器人的「大腦」一片空白,它的舉手抬足應該以何種角度,到怎樣的高度,都需要工程師憑邏輯和經驗一一設定。
機器人要想像人一樣優雅地走路,不僅要配置激光雷達、攝像頭,還需要額外的演算法和配套感測器。
感測器它能持續地測量機器人身上部件的方向和移動。也需要實時讀出和處理這些感測器所收集的數據,持續調整伺服電機,以保持所需的平衡,不至於倒下。要達到這些要求,需要非常先進的低成本、低功耗半導體晶元,低成本的精密移動感測器,以及先進的演算法和具有人工智慧的語音識別和視覺識別技術。例如,美國一家公司發明了一種「推不倒」的演算法,傳送至Atlas人形機器人,機器人可以靈巧地平衡,甚至你如果故意推倒它,它也可以藉助協調能力驚人的雙足立刻穩定平衡。
還有就是蓄電池問題。智能機器人的一切活動都需要體內持續的能量支持,這就像人類需要吃飯是同一道理,不吃會沒力氣,會餓死。機器人動力源多數使用電能,供應電能就需要大容量的蓄電池,對於機器人的電能消耗應該說是較大的。如果是模仿人類步行的模式來走路,而不用傳統的輪子,腳走的那種身體起伏性是需要更大的能量支持的。
然而現代蓄電池的蓄電量都是較有限的(想想續航問題是大多數數碼產品的短板你就明白了),未來蓄電池的儲電能力應該能得到較大幅度的提高,但是也可能滿足不了機器人的長久動力需求,而且蓄電池容量越大充電時間也往往需越長,這樣就顯得較為麻煩。針對能量儲存供應問題,未來應該會有多種解決方式。
所以,輪式移動機器人是所有機器人移動機構中最好的解決辦法,因為它靈活性高、速度快、可靠性強、易維修、成本低,可以很好地避免履帶式、腿式、跳躍式機器人種種缺點。輪式大法好啊!
不管技術有多難以攻堅,大家還是需要能夠走路的機器人,躺在那不能動的機器人太讓人捉急。從實用的角度來說,如果要選擇一款機器人,最好選擇輪式移動機器人。
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