Minitaur机器人解锁更多逆天新技能

上回我们见识到的Ghost Robotics的Minitaur机器人，主要是通过跳跃或弹跳的步态进行移动。这家伙动作迅捷，得益于其四足设计，能够采用多种不同的步态，自如地适应不同的外界环境。

最近，在一部新鲜出炉的视频中，Minitaur机器人展示了它的全新技能——通过动态调整步态来应对各种地形。爬行、跳跃、冰上行走、双足直立行走……它样样精通！

Ghost Robotics的联合创始人Gavin Kenneally和Avik De透露，他们的目标之一是让Minitaur的行为更加多元化，使其能够“穿越各种地形和环境，应对真实世界中的操作场景”。Kenneally补充说，Ghost Robotics相信“腿式机器人在相对轮式机器人和轨道式机器人方面，具有更出色的基准移动性。不仅如此，它们还能通过展示一系列不同的行为轻松克服自然障碍”。

为了获取更多详细信息，我们与Kenneally、De以及Ghost Robotics的CEO Jiren Parikh进行了深入交谈。

IEEE Spectrum问道：类似于Minitaur这样的腿式机器人与轮式或轨道式机器人相比有何不同？

Ghost Robotics回答：在平坦且无障碍物的表面上，轮式机器人相比追踪式、腿式甚至空中机器人更为高效。但当涉及到沙子、泥土和崎岖的地形时，追踪式机器人的表现就优于轮式机器人。在充满固定物体、障碍物和垂直表面的环境中，并且没有其他可替代路径的情况下，腿式机器人就显现出其无与伦比的优势。即使追踪式机器人能够克服适度的障碍，但在大片广阔连绵的非结构化地形上，与动态腿式机器人相比，其能效会大大降低。腿式机器人的灵活性和适应性使它们能够在各种复杂环境中表现出色。独特的Minitaur机器人：超越传统的设计与创新力量

腿式机器人，以其独特的驱动自由度，在行业中独树一帜。而Minitaur机器人更是凭借其出色的设计理念和技术创新，在众多腿式机器人中脱颖而出。它的优势不仅仅在于其拥有的驱动自由度数量，更在于这些自由度如何被巧妙地应用。想象一下，当面临复杂的地形挑战时，Minitaur可以轻松地进行重新定向、操纵，甚至在更灵活、更通用的方式下脱困。这在沙滩、泥滩等复杂环境中表现得尤为出色，追踪式设备虽然能到达某些地点，但在脱困方面却显得力不从心。

而Minitaur的另一个显著优势在于其开门能力。不同于需要附加机械臂的轮式、追踪式或空中机器人，Minitaur的身体设计使其自然具备这一能力，无需任何额外的修改。

采用腿式机器人的设计过程中，面临的最大挑战便是如何协调多个自由度以及如何在各种地形上保持平衡。Minitaur的设计团队深知这一点，因此专门致力于实现肢体在高频带下的灵活软件控制。这样的设计使得控制算法能够随时间自由改进，而无需对机器人本体进行任何修改。

在户外动态测试过程中，Minitaur的耐久性让人印象深刻。Ghost Robotics团队分享道：“自从Minitaur进入试产阶段以来，我们一直在对机器人原型进行详尽的物理实验。尽管从高处跌落可能导致铝制机械腿轻微变形，但这些问题都可以轻松解决，要么矫正机械腿，要么更换受损零件。”机器人的机械结构坚固耐用，特别是机壳设计充分保护了电机。而其中最让人放心的便是其直驱促动器，它因为没有齿轮装置及其他复杂部件，所以在冲击载荷下不会断裂，减少了因液压系统或力/扭矩传感器损坏而导致的问题。

与传统腿式和追踪式机器人相比，Minitaur的核心设计原则之一是降低机械复杂性。尽管追踪式机器人看似简单，但其悬挂机制相当复杂，一旦受损便难以修复。而Minitaur的设计则更注重实用性和耐用性，旨在为应对各种复杂环境而打造。这样的设计理念和技术创新，让Minitaur在行业中独树一帜，成为未来腿式机器人的翘楚。当追踪机器人的机械结构在行进中遭遇损害时，它便只能原地踏步，无法前行。但Minitaur机器人却拥有独特的适应能力。即使它的腿被弯曲或固定，它依然能够灵活调整步态，继续以跛脚的方式前行。就如同Ghost Robotics团队为其精心设计的那样，Minitaur可以根据实时反馈动态调整步态，以应对各种地形挑战。

在IEEE Spectrum的询问下，Ghost Robotics团队详细解释了Minitaur如何适应地形变化。一个非常生动的例子是，当Minitaur在冰上行走时，如果机械腿开始打滑，它会迅速调整步态，增加腿部移动的速度和频率，同时调整身体的下摆动作，以防止跌倒。这种实时反馈的能力，使得Minitaur在各种复杂地形中都能保持稳定的行进。

不仅如此，Minitaur还展示了其多模态运动的卓越能力。在Ghost Robotics的视频中，Minitaur穿越不同的地形，使用了许多创造性的方式。目前，他们正在研究机械脚趾附件的使用，以便能够攀爬篱笆或其他垂直表面。他们计划在未来的视频中展示这种能力。他们还期望在未来的设计中，能够现场更换机械腿的附件，以适应不同的应用需求。

除此之外，Ghost Robotics正与一家私密客户合作，对Minitaur进行定制化改造，将其打造成一个水面和水下的游泳机器人或潜水器平台。通过观察Minitaur机械腿的收缩动作，可以理解为何该机器人能轻松实现水密封、稳定性以及通过控制浮力实现静音操作。它的低噪音特性和高比功率使其在科学研究和军事应用方面具有广泛的应用前景。追踪机器人的胎面与悬挂机构遭遇损坏时，它们只能原地踏步，无法前行。Minitaur机器人的独特之处在于，即使面对腿部的弯曲或固定，它依然能够跛行前进。

IEEE Spectrum提问：Minitaur机器人的双腿行走能力，其行走距离有何极限？是否能在维持平衡的实现对双腿的灵活操控？

Ghost Robotics回应：双足行走的研究是一场永无止境的挑战。我们自豪地宣称，目前全球范围内，没有第二个机器人能像我们一样仅使用四个驱动器实现3D双足行走。Minitaur已展现出了惊人的进步，它能直立行走近20步，随后在无法维持双足平衡时切换至四足模式。我们对此成果满意，并会继续研究，努力让Minitaur在双足状态下行走更远的距离。

我们正深入研究Minitaur的一条或多条腿的不同使用方式，如开门等。双足应用场景广泛，包括物体操控、机器人调位攀爬垂直表面、读取传感器数据、逃生演习以及通过支撑/连枷辅助平衡。

对于未来，IEEE Spectrum询问：将Minitaur扩展为中型或更大的腿式机器人是否具有潜力？

Ghost Robotics表示：我们已经将商用电机的基础极限扭矩密度推到了新的高度。所选电机对保持机器人低成本至关重要，甚至比现有追踪式机器人和其他腿式机器人成本更低。使用当前发动机技术，我们无法制造一个与Minitaur相同尺寸但拥有直驱的机器人。但我们可以在同一范围内制造一个更重但具有更好负载能力的机器人版本，只是在设计上需要做出一些牺牲以换取长度的增加。我们也正在考虑为未来的特定用例修改或定制电机设计，尤其是在成本不是问题的情况下。持续更新中的Minitaur设计探索

尽管我们正在深入进行设计工作的探索，但我们已成功缩小了Minitaur的尺寸。这款小巧的机器人能够在特定应用中，以较小的机壳和有效载荷容量提供相同的功能。对于这一创新进展，敬请期待。

Ghost Robotics，你们的努力我们都看在眼里，我们拭目以待。值得一提的是，Minitaur并非遥不可及的梦想，它以令人惊喜的价格真实存在——仅需约1万美元即可拥有。这仅仅是一个手版的定价，量产后的价格或许会更低。当前，Ghost Robotics正在将Minitaur从研发平台逐步转向商业应用版本，这一过程中将融入更多传感器、提升操作能力、增强鲁棒性并预设一些自动化场景。

事实上，据我们了解，Ghost Robotics团队正致力于在降低机器人成本的同时进一步缩小其尺寸。这一消息令我无比期待，未来Ghost Robotics可能会推出迷你版的Minitaur，让更多像我这样的机器人爱好者轻松拥有。简而言之，我热爱这项技术，热切盼望能拥有一个Minitaur机器人。