美国卡内基梅隆大学开发一种系统可使四足机器人能够灵活地行走在狭窄的平衡木上
美国卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）的机器人研究所（RI）研究团队开发了一项先进技术，该技术能使现有的四足机器人在狭窄的平衡木上灵活行走。此项技术或许是此领域首个此类研究。
扎卡里-曼彻斯特（Zachary Manchester），机器人探索实验室的负责人以及机器人研究所的助理教授，激动地表示：“这次实验具有重大意义。以前我认为从未有人成功让机器人完成过平衡木上行走的挑战。”
曼彻斯特和团队通过借用通常控制太空卫星的硬件，消除了四足机器人设计中的现有限制，并增强了其平衡能力。许多现代四足机器人具有一个躯干和四条腿，腿端的圆形脚使其能在平坦表面上行走，甚至爬楼梯。然而，与四足动物（例如猎豹和落水猫）相比，四足机器人缺乏本能的敏捷性。
四足机器人只要三只脚与地面接触就能避免倾倒。如果只有一只或两只脚着地，机器人则难以纠正干扰，倾倒风险增加。由于平衡问题，其在崎岖地形上的行走尤为困难。
曼彻斯特解释说：“在现有的控制方法下，四足机器人的身体和腿是分离的，不能相互协调。我们怎么能改善它们的平衡呢?”
研究团队的解决方案使用了一种名为反作用轮致动器（RWA）的系统，该系统安装在四足机器人的背部。借助新型控制技术，RWA可以使机器人保持平衡，而不受其脚的位置影响。RWA在航空航天业中广泛应用，用于通过操纵角动量对卫星进行姿态控制。
曼彻斯特进一步解释说：“你基本上有一个连接电机的大飞轮。让沉重的飞轮朝一个方向旋转，就会让卫星朝相反方向旋转。现在把这个技术应用在四足机器人上。”
研究团队在商用Unitree A1机器人上装了两个RWA进行原型设计，从而控制机器人的角动量。通过RWA，机器人的腿是否与地面接触不再重要，因为RWA可以独立控制机器人身体的方向。
曼彻斯特强调，改变现有的控制框架以适应RWA相对容易，因为硬件不会改变机器人的质量分布，并且没有尾巴或脊柱的关节限制。没有这些限制，硬件就可以像陀螺仪一样建模，并集成到标准的模型预测控制算法中。
该研究团队通过一系列成功的实验测试了他们的系统，证明了机器人从突然撞击中恢复的能力得到了增强。他们在模拟实验中模拟了经典的“落猫”问题，将机器人从近半米的高度倒挂下来。RWA使机器人能够在半空中调整方向，双脚着地。在现实操作中，他们通过让机器人沿着6厘米宽的平衡木行走的实验，展示了机器人从干扰中恢复的能力和系统的平衡能力。
曼彻斯特预测，随着人们对增强四足机器人稳定能力的持续努力，使之与激发其设计灵感的四足动物的本能相匹配，四足机器人未来可能会像10年前的无人机一样，从主要的实验室研究平台过渡到广泛的商业用途产品。四足机器人有望在搜救等高风险场景中得到应用。
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