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  1. Robots

Snake Monster

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tag: Biorobotics Lab CMU 仿生 地面

Fig1. 末端是夹持器的SEA蜘蛛型机器人Snake Monster🕷

Fig2. SEA蜘蛛型机器人Snake Monster🕷

蜘蛛机器人由CMU的Howie Choset带领的Biorobotics Lab开发。其最大的亮点是模块化可拼接的身体。

硬件

蜘蛛机器人的硬件采用模块化的电机连接而成,分为身体模块和6条腿,以及一个标配的控制箱。同一架构的也有4条腿的“蜘蛛机器人”,虽然控制采用的步态不一样,但是硬件本质没有区别。

  • 身体模块:带有电源,控制器

  • 腿:每条腿都与身体连接,有3个自由度,如果腿的末端是抓取器,则多加1个自由度

  • 控制箱:与身体模块的控制器想通讯,主要进行供电和通讯,以及提供好用的用户操作接口

  • 电机模块:电机采用模块化,每个电机包括控制板(Ethernet通讯和供电),有一个运动自由度,带减速器,位置传感和IMU姿态反馈,新版带SEA模块。

Snake Monster有无线版和有线版,其实无线版就是把控制器和电源放在身体模块里,而有线版则是由控制箱供电和控制。

SEA(Series Elastic Actuator)

其实Snake Monster分为两个版本,带SEA和不带SEA。SEA Snake Monster的柔性在控制上为其带来了很多不便,虽然可以做力控,但感觉算法仍然没有达到那个水平。就目前的控制效果来看,用传统的控制方法控制带SEA电机显然给机器人带来了一定的不稳定。(尤其在机器人举腿的时候,腿各种在空中晃,严重影响落地点的控制,见视频1)

但是,力控也带来一个好处,就是可以暴力踩它。这一点说明了SEA电机的力控性能,即在有大外力干扰的情况下。机器人能够增大力矩抵抗干扰,在无干扰或小干扰情况下,机器人就可以减小力矩,这样可以减小功耗,减小冲击(增加了柔性)。

步态

蜘蛛机器人采用3足步态,采用CPG(Central Pattern Generator)算法。(什么是CPG,欢迎@guzhaoyuan讨论)

应用场景

多足机器人的好处就在于特别适应地形,它可以轻松地走过斜坡,充满障碍和多种材质的地形。而这些功能,在双足机器人上没有一个是能够轻松解决的。

多足可以有很多花样,比如Fig1中的将一个足改为机械臂,这样就可以做移动抓取。

在研究层面,可以研究的点有,改变足的数量,做机器人的自适应控制。比如,在损失一个甚至两个腿的情况下,如何控制机器人仍然完成移动任务。

拓展

同系列的还有,采用相同的SEA模块化电机拼接而成。关于SEA的描述详见蛇形机器人链接。

关于SEA的详细描述,见。

,同时介绍了SEA Module,即电机的信息。

,SEA的柔性在这里体现的非常明显。

更鬼畜的是,他们把控制器和腿改造成了,虽然不能走,但是能简单地站立并且抵抗一些外力。

蛇形机器人
SEA-Snake
蜘蛛机器人链接
视频SEA Snake Monster
双足机器人
SEA-Snake
SEA-Snake