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【机器人蝙蝠侠和蜘蛛侠】一个靠机器学习飞,一个折成轮子滚,动作逆天!

2018-04-03 PrexNext

来源:Festo

编译:克雷格

德国自动化公司Festo最近发布了两个最新的仿生机器人——一个是仿生飞狐(BionicFlyingFox),另一个是仿生蜘蛛(BionicWheelBot),动作超级炫酷,文中有视频

先来看仿生飞狐

仿生飞狐的模仿的是狐蝠。狐蝠是世界上最大的蝙蝠,这类蝙蝠的一个特点是,它们的弹性飞行膜从伸展的掌骨和指骨一直延伸到脚关节。在飞行中,蝙蝠用手指控制飞膜的曲率,使它们依靠空气动力学在空中移动。即使在执行缓慢的飞行操作时,它们也能达到最大提升量。

仿生飞狐与狐蝠对比

仿生飞狐翼展228厘米,体长87厘米,仅重580克。就像天然的狐蝠一样,它的机翼运动也被分为初级和次级,并覆盖着一个弹性膜,也是从膜翅延伸到脚关节。这使得它的机翼面积相对较大,从而可以减小面积负荷。与生物蝙蝠一样,仿生飞狐所有关节点都在一个平面上,这意味着它可以单独控制和折叠它们的翅膀。

值得注意的是飞膜

该模型的飞行膜是晶圆薄膜,超轻,同时也很有张力。它由两层密封薄膜和一块针织弹性纤维织物组成,它们以大约45000点焊接在一起。由于其弹性,即使在机翼缩回时,它仍保持几乎不变。织物的蜂窝结构可防止飞膜上的小裂缝变大。这意味着即使面料受到轻微损伤,仿生飞翔狐仍能继续飞行。

怎么飞?

仿生飞狐能够在一个特定空间内半自动飞行,它与一个运动跟踪系统进行通信,装置不断记录其位置。同时,跟踪系统计划飞行路径并为此提供必要的控制命令。飞狐需要由人手动执行启动和着陆,飞行过程中,自动驾驶仪负责接管。

运动跟踪系统的一个重要部分是两台红外摄像机,它们位于云台(pan-tilt unit)上,可以旋转和倾斜,以便它们可以从地面跟踪整个飞行的仿生飞行狐狸。摄像机通过连接到腿部和翼尖的四个主动红外标记来检测飞狐。

飞狐的飞行路线是机器学习理想的飞行路线。

飞狐身上的摄像机采集的图像转到中央主计算机,它评估数据并像空中交通管制员那样从外部协调飞行路径。

此外,预编程路径存储在计算机上,计算机在执行其操作时为仿生飞狐指定飞行路径。而理想地实现预定路线所需的翅膀运动,是由飞狐自己在其机载电子和复杂行为模式的帮助下计算出来的。

飞狐从主计算机获取了这方面的控制算法,能够自动学习并不断改进。因此,飞狐能够在飞行过程中优化它的行为,从而更精确地按照每条航线飞行。

下面登场的是仿生蜘蛛(BionicWheelBot)。

这个机器人模仿的生物原型是摩洛哥后翻蜘蛛(flicflac spider )。它们生活在在撒哈拉沙漠边缘的Erg Chebbi沙漠。柏林工大(TU Berlin)的仿生学处理器教授Ingo Rechenberg在2008年发现了它们。

摩洛哥后翻蜘蛛能像其他蜘蛛一样走路,但它们最大的特点是能在地上翻筋斗和滚动,在平坦的地面上,开启滚动模式后,它们的速度是行走时的两倍。在不平坦的地方,它们走得更快。

仿生蜘蛛学习了这种滚动技巧。它能将三条腿分别弯曲到身体的左边和右边来形成一个轮子,两条腿折叠起来,然后向前伸展,将卷起的身体推离地面,并在滚动时不断向前推进。这样的动作防止仿生蜘蛛被磨削,并确保它能在崎岖的地形上向前移动。

在滚动模式下,仿生蜘蛛比正常行走时要快得多,甚至可以克服高达5%的坡度。

是不是很厉害?

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