蘇黎世團隊研究人員們研發出一款具有平行彈性跳躍機構的雙輪平衡機器人Ascento

為解決最后一公里問題,街頭除了像鋼鐵俠似的餓了么小哥裝備的外骨骼,也有迷你輕巧的小家伙,蘇黎世團隊研究人員們研發出一款具有平行彈性跳躍機構的雙輪平衡機器人——Ascento。二代的Ascento重10.4公斤,最高跳躍高度為0.4米,速度可達每小時8公里,是為室內環境設計的緊湊靈活的跳躍機器人。

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在演示視頻中,機器人在受到強烈的擺錘撞擊后能保持平衡。

Ascento結合了兩種類型的機器人的優勢。它站立在兩個大輪子上,但是三段式腿將它們連接到身體上。機器人通過四個馬達保持平衡和機動:其中兩個位于車輪中,另外兩個安裝在腿部與身體的連接處。

Ascento的腿彼此獨立,可以分別拉直或彎曲。將支腿保持在穩定的彎曲位置的工作主要是通過安裝在支腿兩個主要部分連接處的扭力彈簧來完成的。

Ascento項目由蘇黎世聯邦理工學院的9名本科生組成的團隊運作。最初,該機器人具有良好的設計,但是由于算法的原因,其優點并未得到充分披露,并且使其無法實現與兩足輪機器人波士頓動力Handle機器人相同的技能。機器人最初能夠跳到小高度并且跌倒后起身。使用新版本的控制算法,具有相同設計的Ascento變得更加穩定,并能夠抵抗外部干擾。

蘇黎世靈活雙輪平衡機器人送披薩，奔跑自如小型機器人

輪子和腿的組合使它能在平坦的地面上快速移動,并通過跳躍來克服障礙。它身材小巧,能夠在室內自由活動,展示出了令人眼前一亮的室內靈活性和機動性。

由一篇題為Ascento: A Two-Wheeled Jumping Robot的文獻我們了解到,該機器人主要用于室內巡檢,平整地面用輪子快速移動,并通過跳躍來越障。

文章主要展示了Ascento能夠在平坦的表面上快速導航,并通過跳躍越過障礙。該系統的拓撲優化、3D打印機械設計已被證明重量輕且耐沖擊。此外,基于模型的魯棒LQR控制器已在原型系統上成功實現。在原型系統的多項實驗中,展示了自主跳躍到一個臺階上,以及從跌倒中恢復到不同位置的能力。最后,機器人的操作環境可以通過結合腿部機器人的地形適應原理從室內擴展到室外。

根據論文介紹,Ascento的結構是利用 topology optimization (拓撲優化)創建的,并且是3D打印的。優化的結構使得移動和跳躍能夠解耦,并使機器人能從各種倒地只帶恢復。平衡穩定采用 linear quadratic regulator (LQR) controller(線性二次調節器)進行控制,跳躍和倒地恢復使用 sequential feed forward controller with feedback tracking (順序前置反饋)控制。

事實上,巡檢機器人在工業和家庭中都有很廣泛的應用。現有的無人機雖然能夠滿足易操作和很好的機動性,但是負載能力差、飛行時間短。蘇黎世團隊闡明了現在輪式或足式機器人在單方面的性能很優秀但是卻不能做到兼顧其它能力。而履帶式機器人的精度差、效率低(由于打滑)。因此有必要結合輪、足兩者的優勢。