波士顿动力 机器人自我回正方法

【嘉德评测】波士顿动力公司引领足立式机器人革新

集微网消息，波士顿动力公司在2019年9月发布了一段机器狗Spot的震撼视频。视频中，这款机器狗不仅在各种复杂地形中灵活避障，更在极端环境下展现了卓越的平衡能力。众所周知，双足和四足机器人的研发核心挑战在于如何维持机器人的平衡。尽管有陀螺仪等多种传感器辅助数据采集，但要开发一套稳健的平衡系统并非易事。机器人在行走过程中有可能因各种因素导致滑倒或翻倒，而机器人自我回正也是一个耗时且技术难度颇高的任务。

早在2015年6月24日，波士顿动力公司便申请了一项名为“用于机器人自我回正的系统和方法”的专利（申请号：201580033194.8）。借助这项专利，波士顿动力公司的机器人能够在不稳定状态下迅速自我调整，恢复平衡。

这项自我回正方法的流程图如同精密的舞蹈步骤，系统的硬件部分主要包括机械系统、传感器系统和控制系统。其中，机械腿传感器能够检测机械脚与地面的接触状态。系统首先需要确定机器人装置的底表面相对于地面的取向，因为机器人在执行行走、俯仰、侧滚和横摆等动作时，其与地面的接触部分会发生变化。

当机器人处于不稳定位置时，系统会通过质心位置来判断机器人的脚部位置，进而判断机器人是否可以维持站立姿态。对于四足机器人来说，恢复稳定状态往往需要调整腿部位置以支撑身体重新站立。想象一下，就如同人类在不稳定的状态下，会迅速调整自己的步伐以维持平衡。

机器人本体的设计也极为关键。底表面被设计成U形，这样当机器人侧倾时，本体可以自然地滚动到稳定位置。而机器人身上分布的传感器能够检测其稳定状态，并在必要时调整腿部姿态以恢复平衡。例如，将第一侧上的每一条腿从第一位置移动到第二位置，使机器人重新找回平衡。

在波士顿动力公司的演示视频中，机器狗Spot的自我回正表现令人印象深刻。这背后不仅依赖于上述的自我回正方法，更依赖于机器人程序中丰富的平衡性算法以及精细的机器人结构设计。正是这些技术的完美结合，赋予了机器人出色的平衡能力。目前，波士顿动力的四足机器人已经实现商用化，未来将为用户带来更大的价值。

波士顿动力公司在足立式机器人的研发上不断取得突破，为行业树立了新的标杆。他们的机器人不仅在各种复杂环境中表现出色，更在自我平衡和回正方面展现了卓越的能力。期待未来波士顿动力公司能为我们带来更多令人惊艳的技术突破和产品创新。