浙江大學(xué)杭州國際科創(chuàng)中心（簡稱科創(chuàng)中心）人形機(jī)器人創(chuàng)新研究院聯(lián)合鏡識(shí)科技有限公司、杭州凱達(dá)爾焊接機(jī)器人股份有限公司研發(fā)的四足機(jī)器人“黑豹2.0”正式發(fā)布——它形似“機(jī)器猛獸”，整體重量為38kg、站立高度0.63m。據(jù)介紹，這是世界上跑得最快的“四足機(jī)器人”，速度可達(dá)到10米/秒。
在研發(fā)團(tuán)隊(duì)看來，快，不只是速度，更重要的是探索機(jī)器人性能邊界的方式。“我們當(dāng)前的研究重點(diǎn)在于提升機(jī)器人性能的極限，讓機(jī)器人能夠真正達(dá)到甚至趕超生物的運(yùn)動(dòng)能力。”科創(chuàng)中心人形機(jī)器人創(chuàng)新研究院金永斌研究員介紹，中心研發(fā)的黑豹2.0速度指標(biāo)打破了四足機(jī)器人奔跑速度的世界紀(jì)錄，這要得益于團(tuán)隊(duì)對機(jī)器人動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)更深入的理解以及所研發(fā)的高功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
首先是要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的四條腿不再“孤軍奮戰(zhàn)”，他們充分利用惠更斯耦合擺原理，讓它的四足協(xié)調(diào)成統(tǒng)一的步態(tài)，形成一股合力達(dá)成高速?zèng)_刺；其次，為進(jìn)一步降低高速奔跑時(shí)機(jī)器人沖擊瞬間的地面作用力、減少運(yùn)動(dòng)能耗，他們巧妙地使用彈簧安裝在黑豹2.0的膝關(guān)節(jié)作為緩沖器；為進(jìn)一步打破該機(jī)器人的第一代6米/秒奔跑時(shí)小腿必然折斷的魔咒，他們又研發(fā)了“仿跳鼠碳纖維小腿”，做到了在重量僅提升16%的代價(jià)下剛度提升135%；最后，他們還仿照獵豹的利爪，給黑豹2.0定制了特殊的“跑鞋”，使其抓地性能提升200%，讓機(jī)器人做到每一步快如閃電卻又穩(wěn)如泰山。
當(dāng)前的足式機(jī)器人已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但是速度跟動(dòng)物相比，仍然存在不小的差距，為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象？科創(chuàng)中心人形機(jī)器人創(chuàng)新研究院院長王宏濤教授解釋，關(guān)鍵在于兩個(gè)方面：第一點(diǎn)在控制方面，動(dòng)物具有長期學(xué)習(xí)所形成的經(jīng)驗(yàn)，但是人類研發(fā)的足式機(jī)器人每一步都要重新學(xué)習(xí)。所以必須采用人工智能的辦法，對以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，這樣在遇到具體情況時(shí)才能“條件反射式”地做出步態(tài)調(diào)整。
王宏濤指出，在研發(fā)黑豹2.0的過程中，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了兩大顛覆性突破，一是形成了機(jī)器人正向設(shè)計(jì)的優(yōu)化軟件，可以服務(wù)于各類型的機(jī)器人設(shè)計(jì)工作，大規(guī)模節(jié)約機(jī)器人研發(fā)過程中的時(shí)間和成本；二是高功率密度的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器研發(fā)獲得成功，目前，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了國際領(lǐng)先的高功率密度、高載荷能力的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，為下一代工業(yè)四足機(jī)器人的研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。“通過軟件與元器件結(jié)合，我們花費(fèi)三個(gè)月，就形成了原型樣機(jī)，已經(jīng)能夠媲美目前世界上領(lǐng)先的四足機(jī)器人。”他說。
據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步理解機(jī)器人和生物之間的差距，實(shí)現(xiàn)追趕甚至是超越生物機(jī)動(dòng)性的目標(biāo)進(jìn)發(fā)。
