卫星工具帮助四足机器人行走在狭窄的平衡木上

四足机器人在运动机动性和稳定性方面，是腿式机器人中的翘楚。尤其在穿越复杂多变的地形和环境时，它们展现出超凡的能力，尽管它们在某些特定场合如狭窄的山脊上仍有局限。近期卡内基梅隆大学机器人研究所的科研人员突破了这一局限。他们研发了一种系统，使得四足机器人能够如同在平地上行走一般，轻松跨越狭窄的平衡木，这一创新在同类产品中前所未有。

实验的重要性不言而喻，对此，RI助理教授兼机器人探索实验室负责人Zachary Manchester强调：“此前，无人能让机器人在平衡木上行走。”他进一步指出，通过借鉴航天科技中的硬件技术，他的团队成功突破了四足机器人在平衡能力上的限制。具体来说，他们采用了航空航天领域广泛应用的反作用轮执行器（RWA）。这种执行器通过操纵航天器的角动量进行卫星姿态控制。研究人员开发了一种RWA模块，它能够连接到标准UnitreeA1机器人的背部，提供额外的角动量控制，以增强机器人的平衡能力。这个紧凑、可重复使用的模块结构重达4.3公斤，拥有高控制带宽。

借助新颖的控制技术，RWA赋予了机器人独立于脚的位置维持平衡的能力。即使机器人的腿未接触地面，RWA依然可以独立控制身体的方向。曼彻斯特解释道：“你可以想象一个带有电机的沉重飞轮。当你以某种方式旋转它时，它会以另一种方式驱动机器人移动。”这种技术使得机器人拥有卓越的平衡能力，即使在突发情况下也能迅速恢复稳定。

研究人员指出，将RWA融入现有的控制框架非常简单，因为它不会改变机器人的质量分布或增加额外的运动限制。这允许它像陀螺仪一样建模并轻松集成到标准模型中。经过一系列成功的实验验证，机器人不仅展现了从冲击中恢复的能力，还成功模拟了猫在半空中翻转着陆的场景。机器人在平衡木上的行走实验也充分展示了其卓越的平衡能力。曼彻斯特预测四足机器人将从实验室的研究平台逐步转变为商业产品并广泛应用。随着科研团队继续提升四足机器人的稳定性，它们将在高风险场景如搜救任务中发挥重要作用。“四足动物是机器人的未来。”曼彻斯特断言，“未来几年里你会看到更多的机器人在野外大展身手。”