专为递送包裹而设计的四足机器人

增加的包裹递送量，特别是在大流行时期，会给邮递员和仓库工人带来不必要的压力。但如果他们能从四条腿的朋友那里得到帮助呢?

由助理教授主持关丽珍阮，南加州大学维特比博士研究生Mohsen Sombolestan和Yiyu Chen创造了一个控制算法，让四足机器人去适应环境中的未知。与它们的前辈不同，这些机器人使用自适应控制模型，可以补偿基线的变化，使它们能够在携带重物和穿越倾斜或不平坦的地面时熟练地移动。

Sombolestan说:“我们不知道机器人将如何与障碍物或力相互作用，比如如果有人推它或拉它，或者增加重量。”“这就是我们需要修改控制框架的原因，这样机器人就可以在不同的条件下顺利运行。”

从名义上讲，一个四条腿的机器人在没有任何负载的情况下，已经能够很好地在平坦的地形上移动，如图所示这个机器人来自阮的实验室。这是因为环境在很大程度上是可预测的，机器人可以通过编程每次都以相同的方式移动。然而，更现实的情况是，机器人可能会受到不同的力——背部的重量，来自另一个物体的推或拉，车轮下颠簸的道路。这些未知因素很难实时解释，这也是研究人员努力解决的问题。

阮说:“机器人的基线或名义条件与机器人面临的现实生活条件进行了比较。”“控制算法(指示机器人如何操作)然后计算基线和现实指标之间的差异，以纠正力或重量的差异。这使得机器人在背上背着包裹或在崎岖的道路上行走时能够适应。”

Sombolestan说，这种控制框架对于与人类合作的机器人来说是理想的，特别是在需要负重的情况下，比如递送包裹和在仓库的空间之间移动货物。这在繁忙时期尤其有用，比如黑色星期五之后，甚至在网上购物激增的疫情期间。

这些机器人还可以用于人类难以操作的危险或困难的情况，例如在火灾或自然灾害中需要运送应急设备或工具包。

强健的运动系统

阮说:“即使是让一个机器人背着很重的东西站起来，也是一个很大的挑战，也是一个很大的成就。”

为了真正提高机器人的运动能力，研究人员做了进一步的研究。他们设计了一种算法，使机器人能够在携带重物的情况下在粗糙、不平坦甚至是倾斜的地形上移动，而不是满足于让机器人背上重物就能站起来。机器人不断地适应环境，就像真正的四足动物一样。

该研究团队开发了基于自适应控制的先进算法，以提供以下优势:对不均匀表面的鲁棒性，在一定约束下管理摩擦的能力，以及软化对机器人运动的影响。该新框架在基于计算机的模拟和现场硬件实验中得到了验证。在这两种情况下，体重都是26磅。机器人和一个13磅的炸弹一起使用。负载(占机器人重量50%的水瓶)。用四条腿站立，这个机器人可以负重达到自身重量的92%——24磅。在它的背上。

当然，还有增长空间。在未来的研究中，研究人员希望能解释其他方向的重量，比如来自后面或前面的力，比如巨大的阵风或人手的引导。他们还将研究如何让机器人在崎岖的地形上负重跳跃或奔跑。

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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