我的機(jī)器狗能障礙跑

孟令鵬

國際上至今還沒有被普遍認(rèn)同的“機(jī)器人”的定義，

較被廣泛接受的定義是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織給出的——?一種能夠通過編程和自動控制來執(zhí)行作業(yè)或移動任務(wù)的機(jī)器。

很多人以為只有外表像人的才是機(jī)器人，但按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的這個(gè)定義，

其實(shí)無人機(jī)、機(jī)械臂、機(jī)器狗等也是機(jī)器人。

機(jī)器人的分類有很多種，一種常見的分類是按用途，比如：工業(yè)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、家用機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、軍用機(jī)器人、搶險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)器人，等等。

作為機(jī)器人專業(yè)的學(xué)生，我們接觸比較多的是競賽機(jī)器人。各種機(jī)器人都主要由四個(gè)部分組成：控制系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)。它們分別對應(yīng)人的大腦、骨骼、感知神經(jīng)、肌肉。競賽機(jī)器人就是把這些核心系統(tǒng)“提取”出來，方便同學(xué)們理解、學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

競賽機(jī)器人也是多種多樣的，例如足球機(jī)器人、四足仿生狗、飛思卡爾智能車……大學(xué)期間，我做了一個(gè)令我驕傲的競賽機(jī)器人作品：四足機(jī)器狗。

這個(gè)四足機(jī)器狗的“大腦”是香蕉派開發(fā)板和運(yùn)動控制板，它們控制機(jī)器狗的視覺、語音和動作。它的頭部有一個(gè)水平方向的關(guān)節(jié)舵機(jī)，可以左右運(yùn)動各30度。頭部還有一個(gè)500萬像素的攝像頭，它就像人的眼睛。

它的每條腿有三個(gè)關(guān)節(jié)舵機(jī)，就像人的關(guān)節(jié)，控制著機(jī)器狗的行動。

這只機(jī)器狗可以追蹤軌跡，當(dāng)檢測到特定標(biāo)識時(shí)，就會做特別的動作——在賽道上有一條紅線，機(jī)器狗要追蹤這條紅線前進(jìn)，當(dāng)檢測到前方有障礙物，例如臺階、高臺、斜坡等，它能對這些障礙物進(jìn)行判別，并做出對應(yīng)的動作跨越這些障礙物。

機(jī)器狗看起來簡單的動作，其實(shí)實(shí)現(xiàn)起來并不容易。比如，若想要機(jī)器狗的速度快，在前進(jìn)的過程中，某一個(gè)瞬間只能有兩條腿是同時(shí)著地的，那么機(jī)器狗的動態(tài)平衡問題就成了一大難關(guān)。我們研究了許多動物的運(yùn)動過程，模仿它們?yōu)闄C(jī)器狗設(shè)計(jì)出了一整套動作，包括前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、上臺階、上高臺等。

在比賽中，完成的動作項(xiàng)目越多、用時(shí)越少的機(jī)器狗成績越好。最終我們在中國機(jī)器人大賽中取得了國賽一等獎(jiǎng)的好成績。

制作競賽機(jī)器人提高了我的水平，后來我做出了另一個(gè)產(chǎn)品——老年自穩(wěn)平衡輪椅。嚴(yán)格意義上，它并不是機(jī)器人，是一種養(yǎng)老助殘的設(shè)備，但它和機(jī)器人確實(shí)很像。

它能適應(yīng)各種地形，不論是過坑洼還是上臺階，它都穩(wěn)定不顛簸，也不會滑倒。這是因?yàn)樗牡妆P有一個(gè)加速度傳感器，當(dāng)?shù)妆P和座椅一起上臺階或者不平坦的路時(shí)，座椅姿態(tài)一定會發(fā)生傾斜，傳感器獲得座椅姿態(tài)信息后，通過控制座椅底下的電機(jī)推桿，使座椅保持水平狀態(tài)，人坐著便不會后仰或前傾了。

責(zé)任編輯：宋明晏