腾讯科技讯 6月3日,腾讯轮腿式机械人Ollie(奥利)正式亮相。它像一个天真的“轮滑小子”,能完成跳跃、360度空翻等高难度动作。

轮腿式机械人(wheel-legged robot)是近年来机械人研究的前沿领域。Ollie兼具轮式结构和腿部能力,轮式结构移动快、效率高;腿部能力让Ollie顺应不平地面、完成跳跃台阶等动作,到达了行业领先水平。

这是腾讯Robotics X实验室新型机械人。在自平衡自行车、机械狗Jamoca和Max之后,Ollie积累了实验室的移动控制手艺,并在运动设计、平衡与稳固性上重点突破,成为实验室又一大创新功效。

在日前举行的ICRA 2021,腾讯AI Lab及Robotics X实验室主任张正友博士受邀作大会讲述,先容了Robotics X实验室在机械人移动研究领域的结构与希望,并分享了Ollie的手艺细节。

跳跃、360度空翻也能轻松搞定

要让机械人应对庞大地形,跳跃能力不能或缺。最低身高只有35厘米的Ollie,可以跳上40厘米的台阶,竖直起跳高度最高可达60厘米,甚至能轻松完成360度空翻挑战;在平地上时,Ollie更像是一个“不倒翁”,能抗住种种“突发”状态。

Ollie的机械设计大有玄机:单腿接纳并联机构,与身体形成五连杆结构,使整体具有结构简朴、动态性能高、发作力强的特点;“尾巴”的怪异设计一方面为Ollie提供分外角动量,助其完成更高动态运动,如空翻。同时“尾巴”可充当第三条腿,增添稳固性,为搭载机械臂完成更多义务提供可能。

精彩的运动能力,高动态高难度的空翻动作背后,源于腾讯Robotics X实验室的最新研究希望:非线性控制手艺、全身动力学控制和轨迹设计。

非线性控制手艺让机械人具备优越的平衡能力,此前实验室研发的自平衡自行车已应用同类手艺,在静止及行进状态下均保持平衡不倒。

针对轮腿式机械人的形态和特点,实验室研发团队顺应性地应用非线性控制方式,控制器不再受限于模子的可线性化区间内,使机械人Ollie在大角度倾斜时也具有优越的平衡能力和鲁棒性(Robust音译,指在异常和危险情形下系统生计的能力)。

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在双轮模式下,机械人与地面只有两个接触点,对平衡能力要求更高。在变换身高过不平整地面、甚至单腿过障碍时,Ollie都能完善保持平衡。

全身动力学控制像给Ollie装上了蓬勃的“小脑”,其接纳最优化方式求得各枢纽力矩来实现全身姿态调整,不仅能让它实现更有挑战的运动,并在面临突如其来的伟大袭击如在空翻落地和遇到碰撞时,Ollie能“以柔克刚”,顺遂 *** 外界滋扰,保持平衡。

除了平衡能力之外,Ollie还拥有轨迹设计能力。在完成这些动作时,Ollie要动用自己的“大脑”提前“想好”运动轨迹,即若何应用自身的形态和结构特点,最洪水平地施展枢纽电机性能来实现目的运动。

Ollie以全身动力学模子为基础,将整个跳跃或空翻历程剖析为起跳、航行、落地三个阶段,通过优化手段获得完成整个运动的枢纽电机位置、速率和枢纽力矩的参考值序列。

Robotics X移动能力再突破 论文入选机械人顶会ICRA

腾讯Robotics X实验室主攻移动、灵巧操作和智能体三大机械人焦点通用手艺的研究与应用。其中,移动能力被以为是机械人最焦点、也是最基本的能力之一。

实验室移动手艺框架包罗机械设计、感知、运动设计及控制,以及融合这三者的整机系统设计与搭建等四大模块,他们划分可明白为机械人的躯干、眼睛、大脑,以及各“器官”协调的能力。

Ollie超强的“轮滑”、“空翻”能力就泉源于这些器官协调后的效果。在机械设计、整机系统与控制软件上集成迭代了实验室手艺积累,并重点在运动设计与控制上突破创新。新增的全身动力学控制与整机参数辨识提升了机械人运动的精准度、天真度以及柔顺性,拓展了实验室的移动手艺结构。

Ollie 相关研究论文已被 ICRA 2021 收录,论文先容了轮腿式机械人平衡控制器的设计思绪与实验效果。ICRA全称国际机械人与自动化 *** (IEEE International Conference on Robotics and Automation),是机械人领域最有影响力的国际学术 *** 之一。

现在Ollie还处于研发阶段,实验室将基于轮腿式机械人平台的灵活性特点,拓展平台上感知、负载等各功效模块搭建,让机械人具备更成熟、更厚实的能力。

好比,本次团队实验探索了Ollie的负载能力,两轮、三轮可以随意切换,再加上一个机械臂,让它能够平稳地端起一杯咖啡,通过轮式移动递给远处的客人。

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