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迈向第一个飞行的人形机器人:意大利iRonCub 机器人

原创 2021-12-22 16:17 满江 来源:AGV网

中国AGV网(www.chinaagv.com)援引外媒消息,意大利研究所(IIT)最近一直在探索,可以让类人机器人能飞的想法。为了有效地控制飞行机器人、物体或车辆的运动,研究人员需要预估螺旋桨产生的推力强度的系统,从而使它们能够在空中移动。

(iRonCub机器人。图片来源:Istituto Italiano di Tecnologia。)

由于推力难以直接测量,因此需要根据机载传感器收集的数据进行估算。IIT的团队最近推出了一个新框架,可以估计未配备推力测量传感器的飞行多体系统的推力强度。该框架发表在IEEE Robotics and Automation Letters上的一篇论文中,最终可以帮助他们实现他们设想的飞行类人机器人。

研究人员创建的推力估计框架显着简化了飞行机器人的设计并降低了制造成本,因为它不需要在推动机器人的每个喷气发动机上安装力传感器。该框架不是使用力传感器数据来估计推力,而是将两种不同的信息源组合到一个单独的估计过程中。

该框架使用的第一个信息源来自一个模型,该模型将发送到喷气发动机的命令与产生的推力相关联。这是一个数据驱动的模型,根据研究人员收集的数据进行训练。

进行这项研究的人工智能和机械智能实验室负责人Daniele Pucci说:“我们首先建立了一个特别的实验装置,它看起来很像一个防火和防弹室,用于放置喷气发动机并安全地运行实验。然后,通过使用此设置,我们从喷气发动机收集了输入/输出数据,并选择了描述发动机行为的模型。为此,我们以我们之前的一项工作为基础。”

团队框架用来估计推力的第二个信息来源是整个机器人的所谓“质心动量”。这是机器人专家用来开发类人系统来控制和估计他们的运动的价值。

如果单独使用它们,团队框架使用的两个信息源都会有很大的局限性。例如,如果喷气发动机始终以完全相同的方式运行,他们使用的数据驱动模型只能准确估计推力。然而,喷气发动机的性能可能因各种不同的环境因素而异。

为了评估他们的框架的有效性,Pucci和他的同事在一个新开发的机器人iRonCub上对其进行了测试,iRonCub是集成喷气发动机的iCub机器人的进化版本。虽然该团队已经在这个机器人上工作了一段时间,但他们直到最近才能够展示其全套功能。

Pucci说:“处理喷气式机器人并不是一件容易的事,因为喷气式空气温度可能达到700摄氏度,空气速度可能具有超音速特征,流速约为1800公里/小时。出于这个原因,我们制定了严格的实验程序和协议,使我们能够安全地使用iRonCub。在这方面,我们的研究团队必须克服一些与经典机器人研究相去甚远但更接近于那些与传统机器人研究相关的问题和问题。航空电子设备。”

(开发iRonCub的团队。图片来源:Istituto Italiano di Tecnologia。)

虽然到目前为止研究人员只在他们的人形机器人iRonCub上测试了推力估计框架,但它也可以应用于其他具有不同身体结构的飞行机器人。这包括可重新配置的飞行机器人,可以改变形状或配置以执行特定操作的系统。

如果应用于喷气动力飞行箱,研究人员开发的推力估计框架可以为在偏远地区运送各种产品(包括食品和药品)开辟新的机会。如果获得欧盟或科学基金会的资助,Pucci和他的同事们希望更深入地探索这种可能的应用。同时,该团队计划继续开发iRonCub,专注于其飞行能力。他们的希望是最终推出第一个能够进行地面和空中运动的可靠且高性能的人形机器人。

作为中期研究目标,Pucci的两位同事Affaf Momin和Hosameldin Awadalla计划改进他们使用人工智能 (AI) 和数据驱动计算工具创建的推力估计框架。随后,他们的同事Giuseppe L'Erario将专注于将这些算法集成到控制器中,以统一机器人的行走、操纵、跑步、起飞和水平飞行策略。

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