為什麼機械人非要像動物一樣？UCLA的新設計顛覆了傳統四足模式

• 2019 年 10 月 4 日
• 筆記

機器之心報道

機器之心編輯部

全球頂尖機械人實驗室 RoMeLa 推出了一款能跑、能跳還會空手道的四足機械人——AlPHRED 2。與波士頓動力等公司的四足機械人不同，這款機械人的四足不分前後，而是對稱排布在身體周圍，能向各個方向走動。而且，它還能變身兩足或三足機械人，空出來的腳（手）可以用來劈木板。

先來看一下這個機械人的走姿：

ALPHRED 2 C 位出道，後面跟着研發小弟。

跳着走也不在話下：

跳起來險些按不住：

這款機械人共有四條腿，可以實現四足、三足甚至兩足的行走模式，三足或兩足模式下空出來的腿可以充當胳膊，完成空手劈木板等動作。

對稱的四足設計

這款 ALPHRED 2 的前身是在 IROS 2018 上亮相的 ALPHARED。兩款機械人的腿都是沿中央豎軸對稱分佈，這種設計意味着該機械人的腿不分前後，想往哪個方向走都不成問題。

研究類人機械人一直是研究者的目標，但 RoMeLa 團隊指出，類人機械人進展非常緩慢，而且價格昂貴、性能不穩定。人在行走時會通過身體的擺動保持平衡，同時身體向著前進的方向傾斜，因此不容易摔倒。但機械人通常不會這麼走路，因此很容易摔倒。

傳統的四足機械人（如 Spot 或 Laikago）也能向側面或後方移動，但它們四足的分佈決定了只能在某個方向上的移動比較高效。還有一些需要倒着下樓梯。ANYmal 機械人要靈活一點，因為它的膝蓋可以轉動，但它仍然是傳統的前後腿式設計。

ALPHRED 2 軸對稱的四足設計極大地增加了機械人的穩定性，可以實現 1.5m/s 的穩定行走速度。

而且，它也能用兩條腿或三條腿走路。

兩條腿走路的時候，空出來的其餘兩條腿則充當胳膊。而且，它兩條腿的分佈方式也不同於人類，不過這種走法現在還不太穩健。

兩腿行走模式，可以搬運東西。

三條腿走路的時候，一條腿拿來當胳膊。這種走法更加穩定，機械人可以完成按按鈕、敲門、摧毀物件等任務。

三腿行走模式，可以完成按按鈕、敲門等動作。

此外，ALPHRED 2 底下的被動輪也很有用，可以讓它利用自己的四肢快速行動。

此外，這款機械人令人驚艷的性能也離不開 RoMeLa 定製的致動器，他們稱之為 BEAR（Back-Drivable Electromechanical Actuator for Robots）。其中有可選的液冷馬達，能夠感知本體，包括直流馬達、單級 10:1 行星齒輪變速器以及通過外殼後部的通道，冷卻劑可以泵入其中。致動器的峰值扭矩是 32 牛米，連續扭矩約為 8 牛米，裝有被動空氣冷卻。隨着液冷的進行，連續扭矩躍升至 21 牛米。在上面幾幅動圖中，ALPHRED 2 甚至沒有運行液冷系統，這表明它具有更高的持續性能。

ALPHRED 之父和他的 RoMeLa 實驗室

這款機械人由加州大學洛杉磯分校機械與航天工程系的 ReMeLa 實驗室打造。該實驗室創始人 Dennis Hong 博士是該校的一名教授，2002 年在普渡大學獲得博士學位，主攻機械人的運動和操縱、自動駕駛汽車和人形機械人。《華盛頓郵報》稱其為「機械人界達芬奇」。

除了本文展示的這款四足機械人之外，Hong 博士的 ReMeLa 團隊還研發出了很多其他形狀和功能的機械人，如能夠平穩行走的兩足機械人 NABiRoS、專註於爬牆的六足機械人 SiLVIA 等。

兩足 NABiRoS 機械人。

六足 SiLVIA 機械人。

參考鏈接：https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/romela-newest-robot-is-a-curiously-symmetrical-dynamic-quadruped