四足機器人“黑豹2.0”

蕭山微融圈 孔曉睿 何心怡 記者 方亮

昨天，浙江大學(xué)杭州國際科創(chuàng )中心（簡(jiǎn)稱(chēng)科創(chuàng )中心）人形機器人創(chuàng )新研究院聯(lián)合鏡識科技有限公司、杭州凱達爾焊接機器人股份有限公司研發(fā)的四足機器人“黑豹2.0”正式發(fā)布。

會(huì )上，備受期待的“黑豹2.0”隆重亮相，它形似“機器猛獸”，整體重量為38公斤、站立高度0.63米，身披科技感十足的“戰甲”，儼然一副短跑健將的氣勢。據介紹，這是世界上跑得最快的“四足機器人”，速度可達到10米/秒。

“我們一直在思考一個(gè)問(wèn)題：快，是否只能依賴(lài)更強勁的電機和更高大的身軀？以弱勝強、以小博大是否存在可能？”

現場(chǎng)，科創(chuàng )中心人形機器人創(chuàng )新研究院金永斌研究員介紹道，在研發(fā)“黑豹2.0”過(guò)程中，團隊以動(dòng)力學(xué)為支點(diǎn)，撬動(dòng)機器人每一寸骨骼設計，同時(shí)深度“道法自然”，學(xué)習黑豹、跳鼠等自然動(dòng)物在髖關(guān)節、膝關(guān)節、腳掌等運動(dòng)構型上的特征，對黑豹高速運動(dòng)過(guò)程中的強度、韌度、力度、限度、精度、密度、流暢度等多方位進(jìn)行提升，實(shí)現了小身軀與大能量并存。

快的背后，是團隊對機器人動(dòng)力學(xué)有了突破性研究。金永斌研究員介紹，首先是要實(shí)現黑豹的四條腿不再“孤軍奮戰”，他們充分利用惠更斯耦合擺原理，讓它的四足協(xié)調成統一的步態(tài)，形成一股合力達成高速沖刺；其次，為進(jìn)一步降低高速奔跑時(shí)機器人沖擊瞬間的地面作用力、減少運動(dòng)能耗，他們巧妙地使用彈簧安裝在“黑豹2.0”的膝關(guān)節上作為緩沖器；為進(jìn)一步打破黑豹6米/秒奔跑時(shí)小腿必然折斷的魔咒，他們又研發(fā)了“仿跳鼠碳纖維小腿”，做到了在重量?jì)H提升16%的代價(jià)下剛度提升135%；最后，他們還仿照獵豹的利爪，給“黑豹2.0”定制了特殊的“跑鞋”，使其抓地性能提升200%，讓黑豹做到每一步都快如閃電卻又穩如泰山。

盡管當前的足式機器人已經(jīng)取得了長(cháng)足進(jìn)步，但是速度跟動(dòng)物相比，仍然存在不小的差距，為什么會(huì )有這樣的現象？科創(chuàng )中心人形機器人創(chuàng )新研究院院長(cháng)王宏濤教授解釋道，動(dòng)物具有長(cháng)期學(xué)習所形成的經(jīng)驗，但是我們做的足式機器人每一步都要重新學(xué)習。所以我們必須采用人工智能的辦法，對以往的經(jīng)驗進(jìn)行深度學(xué)習，這樣在遇到具體情況時(shí)才能“條件反射”式地做出步態(tài)調整。

王宏濤教授指出，在研發(fā)“黑豹2.0”的過(guò)程中，團隊實(shí)現了兩大顛覆性突破，一是形成了機器人正向設計的優(yōu)化軟件，可以服務(wù)于各類(lèi)型的機器人設計工作，大規模節約機器人研發(fā)過(guò)程中的時(shí)間和成本；二是高功率密度的電機驅動(dòng)器研發(fā)獲得成功，目前，團隊設計出了國際領(lǐng)先的高功率密度、高載荷能力的電機驅動(dòng)器，為下一代工業(yè)四足機器人的研發(fā)奠定了堅實(shí)的基礎?！巴ㄟ^(guò)軟件與元器件結合，我們僅花費三個(gè)月，就形成了原型樣機，已經(jīng)能夠媲美目前世界上最先進(jìn)的四足機器人?！蓖鹾隄淌谡f(shuō)。

在研發(fā)團隊看來(lái)，快，不光是速度，更重要的是探索機器人性能邊界的方式。接下來(lái)，研究團隊將進(jìn)一步理解機器人和生物之間的差距，實(shí)現追趕，甚至是超越生物機動(dòng)性，向著(zhù)更高、更快、更強的目標躍進(jìn)。