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Boston Dynamics公司是脫胎于美國麻省理工學(xué)院的又一個偉大公司，不僅開發(fā)出了行動時具有動物力量和敏捷性的機(jī)器人，還開發(fā)出了能夠爬垂直墻壁的其它機(jī)器人以及能夠在狹窄空間中操控的變形機(jī)器人。所有這些設(shè)備都是放大和改進(jìn)了動物與人類的能力，可執(zhí)行類似超人的任務(wù)。 本文主要介紹這些創(chuàng)造物中的一種——BigDog，這是一個長有四條腿、三英尺高和三英尺長、重240磅的狗型機(jī)器人，它可以爬上泥濘的斜坡，并能承載340磅的負(fù)重。 BigDog是一個長有四條腿、三英尺高和三英尺長、重240磅的狗型機(jī)器人(照片由Boston Dynamics公司提供) 共有50個傳感器向計算機(jī)饋送信號，幫助維持機(jī)器人的平衡和方向(照片由Boston Dynamics公司提供) BigDog采用了一個15馬力的微型賽車用引擎。該引擎由一個兩沖程/單缸發(fā)動機(jī)組成，采用水冷方式工作，可給液壓系統(tǒng)供電，使之操控機(jī)器人的四條腿。這些腿是設(shè)計師仿照大型哺乳動物的自然動作設(shè)計的。 機(jī)器人的腿是設(shè)計師仿照大型哺乳動物的自然動作設(shè)計的。(照片由哈佛大學(xué)Concord Field Station提供) 共有50個傳感器給計算機(jī)饋送信號，幫助機(jī)器人保持平衡和方向，并在跌倒或被迫偏離既定路線時幫助機(jī)器人恢復(fù)。 BigDog的重要外部功能是性能的關(guān)鍵(照片由Boston Dynamics公司提供) 慣性傳感器 慣性傳感器用于測量狗的姿勢和加速度，關(guān)節(jié)傳感器測量在關(guān)節(jié)處工作的致動器動作和力量。板載計算機(jī)從這些傳感器收集信息，并提供對BigDog在空間中如何移動的估計。還有其它傳感器監(jiān)視BigDog的動態(tài)平衡：液壓、流速和溫度、引擎速度和溫度。 機(jī)器人通過眾多傳感器感知空間(照片由Boston Dynamics提供) 在WordPress上發(fā)表的M.Wonders Masters論文《The body and the senses: the perception of space（身體與感覺：空間感知）》中引用了Brian Massumi的話，他介紹了在我們的身體中三種不同層次的感覺是如何產(chǎn)生我們的真實(shí)感體驗(yàn)的。他把這三個層次稱為外在感覺、本體感覺和內(nèi)在感覺。外在感覺包括視覺、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺。Massumi認(rèn)為本體感覺“將身體遇到物體時的行動和放松轉(zhuǎn)換為肌肉的關(guān)聯(lián)性記憶”，而內(nèi)在感覺也稱為內(nèi)心感覺，“會立即記錄由5個外在感覺收集到的刺激，甚至在它們被大腦完全處理之前。”這三種不同層還對應(yīng)三種不同類型的主－客觀關(guān)系。 雖然外在感覺以更單向的方式涉及物體與空間，但本體感覺Massumi認(rèn)為代表了“沒有圖像的身體的”空間感，而內(nèi)在感覺完全是臨時性的。雖然動作必須被中斷，以便被眼睛捕捉到而成為圖像，但本體靈敏度通過運(yùn)動而存在，因此更接近在真實(shí)過去和真實(shí)未來之間存在的由身體“變成的”虛擬空間。Massumi稱之為事件，由純關(guān)系表征，并充滿潛力和變形能量。作為內(nèi)在的內(nèi)心感覺與時間的關(guān)聯(lián)程度超過空間，因?yàn)樗菚和５母杏X，將中斷作用-反作用過程，在此期間來自感覺的輸入經(jīng)過我們大腦的詳細(xì)描述而變得具有空間感。 動態(tài)平衡是身體或細(xì)胞的一種能力，在遇到外部變化時它能在內(nèi)部環(huán)境中尋求并保持平衡或穩(wěn)定的狀態(tài)。 適應(yīng)地形 板載計算機(jī)同時執(zhí)行低層和高層控制功能。低層控制系統(tǒng)操縱關(guān)節(jié)處的位置和力量服。高層控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)腿的行為來調(diào)節(jié)身體在移動過程中的速度、姿勢和高度。控制系統(tǒng)還通過調(diào)節(jié)地面互作用力來保持支撐、推力和牽引力。 BigDog以兩種方式來適應(yīng)地面。它通過調(diào)整身體高度和姿勢來適應(yīng)局部地勢，并調(diào)整腳步步伐來補(bǔ)償機(jī)器人身體的方向和相對于重力的地平面。控制系統(tǒng)在爬坡時依靠四足前進(jìn)，在下坡時使身體后傾，在沿等高線行走時向側(cè)面傾斜。控制系統(tǒng)通過細(xì)微調(diào)整身體姿勢來適應(yīng)小至中等的斜坡，另外再通過調(diào)整步態(tài)和使用更小步距來適應(yīng)超過45度的陡坡。許多這些仿真結(jié)果都在真實(shí)的BigDog機(jī)器人上得到了再現(xiàn)，除了非常陡的爬坡外，因?yàn)榇藭r實(shí)際牽引力限制了性能。 激光雷達(dá)跟蹤 激光雷達(dá)跟隨穿著特殊背心的引路人(照片由Boston Dynamics提供) BigDog不用直接驅(qū)動也不用GPS就能跟隨引路人： —引路人穿戴反光標(biāo)志 —較弱的激光雷達(dá)用于定位引路人并產(chǎn)生控制信號 —BigDog以近似固定距離跟隨 BigDog的未來 設(shè)計師正在繼續(xù)努力，希望機(jī)器人能應(yīng)對更粗糙的地形、具有更好的自動恢復(fù)功能、更安靜的操作和更高的自治性。請繼續(xù)留意BigDog的更多奇遇！ 原文作者：Steve Taranovich |
