麻省理工研发“盲眼”猎豹机器人，纯靠平衡算法走天下

近日机器人界有了最新突破：MIT最新研发的第三代猎豹机器人不依靠视觉传感器及摄像头而是纯靠平衡算法完成移动、上楼梯、跳跃等动作。

　　这对于一些能见度较低、人类难以涉足的救援领域，猎豹机器人将会发挥极大的作用，因此，他的主要应用领域是作为搜救机器人来使用。

　　回到这款机器人的构造本身，除了爬楼梯、跳桌子外，它也能够在崎岖的地方穿梭，如果在被外力的强势干扰下，它也能够如动图般真正的稳如狗，它能灵活地“感觉”周围的环境，工程师们称之为“盲眼运动”（blind locomotion）。

　　猎豹第三代机器人可以执行困难任务以及自由穿梭黑暗区域，是基于团队为其开发的两种新型算法：接触检测算法（contact detection algorithm）和模型预测控制算法（model-predictive control algorithm）。

　　猎豹3的设计师、MIT机械工程学副教授Sangbae Kim表示：“视觉传感器可能会有噪音，会有些不准确，有时甚至完全不可用。如果太过依赖视觉，机器人必须非常精确地定位，这会导致它行动很慢。因此，我们希望机器人更多地依赖触觉信息。这样，它可以在快速移动的同时处理意外的障碍。”

　　接触检测算法简单来说就是可以帮助机器人判断，什么时候抬脚，什么时候放下。猎豹3号因此可以根据脚踩不一样的材料，做出相应的反应。

　　研究人员在实验中测试了该算法：让猎豹3在实验室的跑步机上跑步，以及爬楼梯。这两个实验场景地面都随意散落着一些木块和胶带卷等物体。

　　“它不知道每个台阶的高度，也不知道楼梯上有障碍物，但它只是尽力在不失去平衡的情况下艰难前行，”Kim说，“如果没有这个算法，机器人非常不稳定，很容易摔下来。”猎豹3号的动作在奔跑和上楼梯还是保持着平稳，除了归功于平衡算法外，也跟它所具有的12个关节有关，灵活度和自由度也更加完美。

　　模型预测控制算法基于来自陀螺仪、加速度计和腿部关节位置等的数据进行计算，并且提前半秒给出相应的预测。

　　该算法被设计成每秒计算20次。在实验中，研究人员在机器人在跑步机上小跑时用脚踢和用力拉扯，并在它爬上满是障碍物的楼梯时用皮带猛拽，受尽折磨。他们发现，模型预测算法使机器人能够快速产生反作用力，以恢复平衡并继续前进，而不会朝相反的方向摔倒。

　　Kim说：“归功于这种预测控制，机器人能够在地面上施加正确的力，再加上接触检测算法，每一次接触都非常迅速而且安全。”

　　猎豹3被设计来执行各种各样的任务，比如电站检查，这些任务涉及各种地形条件，包括楼梯、路缘和布满障碍物的地面。Kim表示：“我认为有非常多的场合，我们会想让机器人代替人类去完成简单的任务。”通过远程控制机器人，可以更安全地完成危险、肮脏和困难的工作。

　　据CBS报道，猎豹3号只有九十磅重，它需要的能量比普通的微波炉需要的还少，但其腿部可以产生相当于汽车产生的能量。

　　在今年10月举行的智能机器人与系统国际会议上，改进版本的猎豹机器人也将会亮相。