MARLO机器人：不管坦途还是险路 我都能征服

 　　由俄勒冈州立大学的Jonathan Hurst带领的科研团队此前曾打造出MABEL，但只能限制在平面上进行2D行走。而现在，有一个团队成功打造了功能更为强大的行走机器人。近日，密歇根大学成功研发双足机器人---MARLO，它能够在没有其他支持的情况下在复杂路面上正常行走，MARLO机器人具备“3D行走”功能，意味着能够以任意角度进行行走。

 

　　通过软硬件的配合，MARLO可以根据路面环境的不同进行自我调整，弯曲步态从而能够达到移动的目的。在未来MARLO上将会装备全面的3D控制器，能够在复杂地形中更好的调整步速。

 

　　不过，在早些的测试视频中，MARLO跌到的次数比其他机器人都要多。团队一直改进MARLO的行走技能，现在MARLO的行走技能已经非常高超，不管险路还是坦途，它都能征服。

 

　　现在，团队领导人Jessy Grizzle教授和他的学生要对MARLO进行更艰巨的挑战，让MARLO行走在“波浪草地”上。这块草地位于密歇根大学内，由艺术家Maya Lin精心设计，今天，团队发布了MARLO“波浪草地”行走的视频。

 

　　操作者能通过一个常规的Xbox控制器对MARLO进行控制，操作者可以对其发出指令，让它向任何指定方向移动。MARLO机器人在遭遇崎岖地形后能自行进行调整。MARLO的行走能力多亏于研究人员在其身上使用的导航算法。 Xingye Da结合两种2D算法，一种能控制前后移动，而另一种能控制侧面运动。随后他根据不同的步行速度和地面高度创建了15种不同的步态，从而令MARLO在无需特殊传感器的情况下能在凹凸路面上平稳前行。此外，研究人员计划正在研发更加全面的3D控制器算法，希望MARLO能够在复杂地形中最佳运行速度。

 

　　MARLO和其他的人形机器人截然不同，它没有手臂，没有头，膝盖上没有制动器，几乎是你见到过的腿最细的机器人。 Grizzle 表示此种设计可以让MARLO更加灵敏，但也需要更加成熟的算法来实现行走功能。

 

　　对于MARLO来说，硬件并非最重要。Grizzle表示它的团队正在开发高度灵活的双足机器人的“基础数学原则”。他解释道：“我们想要算法来为整个双足机器人大家庭服务，而不仅仅是我们的MARLO。”

 

　　Grizzle这样描述MARLO的算法：

 

　　在设计MARLO的控制器时，我们使用的是完整的动态模型，而不是简化的垂直模型。垂直模型有自己的极限，因此基于此的机器人通常只能进行缓慢、扁平的行走。我们在模型上使用优化的算法，来设计机器人行走的步态，它能根据不同的地面高度、侧坡斜度和行走速度进行调整。

 

　　拥有了此种优化的算法，MARLO可以应对各种各样的地面。只有在极端情况下，它才会跌到。

 

　　为了了解更多关于MARLO的细节，IEEE Spectrum记者采访了Jessy Grizzle：

 

　　IEEE Spectrum：

 

　　MARLO为什么要在不前进时也不停踏步，是为了保持平衡吗？

 

　　Jessy Grizzle：

 

　　在视频中，你可以看到MARLO每秒钟交替腿2到3次。为什么呢？当MARLO没有向前移动时，它有必要进行原地踏步，因为它的脚踝处是枢轴。如果它站在原地不动，那么它将会向前或向后跌到，试想一下你站在一个旋转的圆盘上你就知道了。因此，原地踏步对于保持平衡至关重要。

 

　　IEEE Spectrum：

 

　　MARLO为什么有时会跌倒？

 

　　Jessy Grizzle：

 

　　失败是成功之母，但如果你一直没有成功，那整个努力的过程非常让人沮丧。

 

　　当我们的步行速度快于0.5米每秒时，这时候通常是因为脚太滑而跌倒，或是因为障碍物高度超过了MARLO预期的高度而被绊倒（我们会告诉MARLO地面高度的信息）。

 

　　在之前的视频中，MARLO跌倒是因为侧腿没有考虑陡坡，坡有15厘米高，但MARLO在行走时侧腿只达到5厘米，然后便跌倒了。因此，跌倒的原因主要是因为MARLO的判断失误，有时它需要越过一个“小山丘”，但它以为是个平地，因此便跌倒了。所以我们需要一直优化算法，减少MARLO的判断失误。