跳躍不用彈性腿！浙大博士另闢蹊徑，用蹦床解鎖機器人新能力！

導讀

我們見過不少彈跳力了得的機器人，它們的設計結構大多很複雜，且造價昂貴。最近，浙江大學控制科學與工程學院的博士生Boxing Wang和其團隊成員另闢蹊徑，利用蹦床來研究四足機器人的跳躍，引起了外媒的關注，IEEE Spectrum就此採訪了Boxing Wang。

作者：Monday

那些具有奔跑和跳躍能力的四足機器人往往需要強大的驅動器和具有彈性的腿。比如我們之前介紹過的，一躍可達自身三倍高度的UC伯克利的仿生機器人。

再比如波士頓動力的暴力彈跳機器人Handle，垂直跳躍可達1.2米。

複雜的結構和昂貴的造價無形中構成了一定的研究門檻。是否有更簡單經濟的方式來研究機器人的跳躍呢？浙江大學控制科學與工程學院的博士生Boxing Wang在一次偶然中想到：用蹦床！讓四足機器人在蹦床上跳躍。於是就有了下面這段視頻

Boxing Wang表示希望能夠通過簡單、實惠的硬體來解鎖機器人的跳躍能力。他說：「我想研究四足機器人的跳躍控制，但我沒有定製的強大驅動器，也不想設計有彈性的腿。所以我決定用蹦床使一個普通的伺服驅動的四足機器人進行跳躍。」

IEEE Spectrum在採訪中詢問Boxing Wang這個想法從何而來，Boxing Wang表示，這並不是他們苦思冥想的結果，而是曾和朋友在奶茶店聊天時的突發奇想。他們覺得這種方式可靠、簡單，蹦床也易於購買，於是決定進行嘗試。

在這個想法萌發之前，Boxing Wang和他的團隊成員曾使用他們所能接觸到的最強大的伺服系統：Kondo KRS6003RHV驅動器，並製作了一個機器人。該機器人的最大扭矩為6Nm。但經過一些簡單的測試後，他們發現，這樣的致動器系統不夠快也不夠強大，不足以讓機器人跳躍起來，他們還需要一個彈性元件儲存能量來幫助機器人實現跳躍。

通常情況下，研究人員會考慮設計一個有彈性的腿，但Boxing Wang表示，在他的實驗室里，沒有人確切知道要如何設計這樣的腿。即使是設計出了這樣的腿，如果沒能讓機器人跳躍起來，大家也很難判斷出問題的是腿還是控制演算法。「對於硬體，我們認為最好從一些可靠的東西開始，這些東西肯定不是問題的根源。」 Boxing Wang說。

因此在利用蹦床的跳躍研究中，Boxing Wang和他的同事用到的只是一個蹦床和一個慣性導航系統（IMU），以及每隻腳末端的小觸覺開關，用來檢測觸地和起跳動作。此外，研究成員表示，讓機器人在蹦床進行跳躍測試還有另一個好處：因為它的邊緣比中心更硬，機器人會跳躍時傾向於把自己集中在蹦床中心上，所以在出現問題之前，研究人員可以通過機器人跳躍的變化得到一些預兆信息。另外，在剛性腿的蹦床上跳躍和在有彈性腿的硬地上跳躍具有相似性，它們之間的控制演算法也是可以互相遷移的。

Boxing Wang表示，他們並不認為讓四足機器人在蹦床上跳躍是一個突破，但這對原型測試很有用，尤其是對那些對四足跳躍控制感興趣但手頭沒有合適機器人的人。

當問及為何要讓機器人學會跳躍技能時，Boxing Wang說：跳躍機器人可應用的場景有很多。例如，一個能實現跳躍的四足機器人可以用來幫助設計能夠奔跑的四足機器人。因為在跳躍和奔跑的活動中，都有機器人四足全部離地的情況發生。

Boxing Wang還提到跳躍式四足機器人的實際應用還包括行星探索，就像SpaceBok的設計目的一樣。在低重力環境下，跳躍比走路更有效率，而且更容易越過障礙物。

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