卫星工具帮助四足机器人行走在狭窄的平衡木上
四足机器人是所有与运动的机动性和稳定性相关的腿式机器人中的最佳选择。在穿越杂乱的地形和复杂危险的环境时，它们可以超越轮式同行，但它们仍然无法沿着狭窄的山脊移动。
现在，卡内基梅隆大学机器人研究所(RI)的一组研究人员设计了一个系统，使现成的四足机器人足够灵活，可以行走狭窄的平衡木——这可能是同类产品中的首创。
“这个实验规模很大，”RI助理教授兼机器人探索实验室负责人ZacharyManchester说。“我认为以前没有人成功地用机器人完成过平衡木行走。”
通过利用通常用于控制太空卫星的硬件，曼彻斯特和他的团队消除了四足动物设计中的现有限制，以提高其平衡能力。
该团队的解决方案采用广泛应用于航空航天业的反作用轮执行器（RWA），通过操纵航天器的角动量来对卫星进行姿态控制。研究人员开发了一种概念验证RWA模块，可以连接到标准UnitreeA1机器人的背面——一个在俯仰轴上，一个在滚动轴上——以提供额外的角动量控制。4.3公斤重的模块结构紧凑，可重复使用，并具有高控制带宽。
借助一种新颖的控制技术，RWA允许机器人独立于其脚的位置进行平衡。使用RWA，机器人的腿是否与地面接触并不重要，因为RWA可以独立控制身体的方向。
“你基本上有一个带有电机的大飞轮，”与RI研究生Chi-YenLee以及机械工程研究生ShuoYang和BenjaminBoksor一起参与该项目的曼彻斯特说。“如果你以一种方式旋转沉重的飞轮，它会使卫星以另一种方式旋转。现在把它放在四足机器人的身上。”
研究人员表示，很容易修改现有的控制框架来解决RWA，因为硬件不会改变机器人的质量分布，也没有尾巴或脊柱的关节限制。无需考虑此类约束，硬件可以像陀螺仪一样建模，并集成到标准模型预测控制算法中。
该系统通过一系列成功的实验进行了测试，证明了机器人从突然撞击中恢复的增强能力。在模拟中，他们通过将机器人从近半米的高度倒置来模拟经典的猫坠落问题，RWA使机器人能够在半空中翻转并用脚着地。
在硬件方面，他们展示了机器人从干扰中恢复的能力-以及系统的平衡能力-通过机器人在6厘米宽的木制平衡木上行走约3米（9.8英尺）长的实验。
曼彻斯特预测，四足机器人将很快从实验室的主要研究平台转变为广泛使用的商业用途产品。随着继续努力增强四足机器人的稳定能力以匹配激发其设计灵感的本能四足动物，它们可以在未来用于搜索和救援等高风险场景。
“四足动物是机器人的下一件大事，”曼彻斯特说。“我认为未来几年你会在野外看到更多它们。
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