国内首个四轮足机器人,深圳造!独家对话创始人
▲逐际动力四轮足机器人W1
一般而言,四足机器人都采用通用足式设计,但普遍面临移动速度低、协调性较差的问题。
为了让四足机器人的地面适应能力更强,逐际动力自研高性能关节,将腿和轮子相结合,发布了拥有纯轮式、纯足式、轮足混合三种运动模式的四轮足机器人W1。其中,纯轮式指的是与汽车类似,并且机器人的腿部结构、身体姿态、高度均可调整;纯足式就是纯踏步;轮足混合是机器人踏步时,轮子也在转动。
张巍认为,机器人采用什么样的运动方式与具体环境相关。例如实际应用中,高速、能耗较小的轮式运动基本可以满足需求,足式运动常应用于台阶等不平整路面,这并没有统一的判断标准。
基于此,四轮足机器人W1的移动效率更高,据张巍透露,机器人任何别的任务都不做的同等情况下,四轮足机器人W1的移动速率相比于四足机器人,能提升3-4倍。
面对楼梯场景,W1搭载了逐际动力自研的基于感知的运动控制核心算法W1能够稳定踏步上下楼梯。
在上下斜坡时,机器人还可以切换身体形态,与斜坡面或者地面保持水平。
并且高速运动的过程中,W1可以根据前方障碍物的高度来调整身体高度,以适应不同环境的作业需求。
在地面左右两侧不水平的单边桥场景下,W1也能灵活适应地形,降低一侧身体,做到如履平地。
经过草地石板路时,W1能够快速调动腿部多关节协同响应,适应交替出现的草地和石板路。
面对更为崎岖不平的碎石路,W1能采用轮足混合运动的方式,在保持机身稳定的情况下又能快速通过。
目前,W1已经通过多个复杂应用场景的能力验证。
在张巍看来,目前市面上四足机器人影响落地应用的原因有两点,首先,机器人的感知能力缺失,其次,四足机器人的行动效率低、负载有限、续航不长。
W1就在根本上解决了这两大难题。
在物理形态方面,W1采用四轮足混合运动形式,能提升移动效率。张巍谈道,事实上,机器人的整个巡检路线中可能仅有10%的台阶地形,大部分都为平地。同时,高效率、低功耗的轮式运动也能弥补四足机器人的续航问题。
W1能在同一时刻拥有足式越障与轮式快速移动能力,要得益于逐际动力自研的基于感知的运动控制核心算法。
首先,对于单一时刻而言,5个摄像头需要通过多传感器的融合、处理,达到毫秒级别的实时数据融合,在对大量数据进行预处理。其次,5个摄像头还需要进行不同时刻的融合。
综合来看,机器人就可以估计出脚下、周围是什么样的地形,选择什么样的运动方式不会被绊倒。张巍解释说,这本质上是对地形信息的识别、处理、融合,再去提取关键信息,然后交给控制系统去完成规划和底层控制。
逐际动力的研发团队大概在40人左右,他们具备地形感知、强化学习、多刚体动力学、混杂动力学、模型预测控制等领域的学术和研发经验,张巍透露说,他们前期在软件算法功能上积累了十余年时间,然后花了一年多的时间才把它做到相对不错。
他也坦言,基于感知的运动控制算法也是他们研发过程中最难的,他们采用软件定义硬件,要先完成软件功能,然后和硬件结合等。最核心的难点在于让整个系统能实现更好的稳定控制,然后基于感知完成全地形移动。
总的来看,机器人需要解决的问题有移动和操作。
轮式机器人只能在结构化道路中运动,或者大规模工厂中构建的高效移动平台中运动,但一般而言,以工业场景、物流配送为例,这些场景的地形、路径大多都是为人类设计的,相对比较复杂,也没有办法全部为机器人改造。
因此,从移动能力上来讲,机器人在70%的场景可以使用轮子,剩余30%的场景里有将近90%的场景可以被四轮足机器人解决,可能只有剩下一小部分需要四足机器人。
张巍谈道,对于四轮足式机器人而言,除攀岩、梅花桩、独木桥这些特定场景外,剩下的场景其移动能力没有太多劣势。
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