點(diǎn)開文章，會(huì)不會(huì)以為波士頓動(dòng)力又搞新事情了？其實(shí)并沒有。

近來，各研究團(tuán)隊(duì)對(duì)足式機(jī)器人的研究可謂層出不窮。前兩天文摘菌還發(fā)布了一篇關(guān)于“蜈蚣”機(jī)器人的文章，走一走、跳一跳都難不倒它。而今天這篇文章中神似波士頓動(dòng)力的機(jī)器狗，做到了一些狗狗都難以做到的事情。

當(dāng)我們看到四足機(jī)器人時(shí)，很自然的會(huì)與我們熟悉的四足動(dòng)物（如貓和狗）相比較。隨著近幾年的發(fā)展，四足機(jī)器人在某些極特殊情況下的能力已經(jīng)接近四足動(dòng)物了，比如走路不摔跤。為了使機(jī)器人能夠達(dá)到生物學(xué)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，人們花了很長(zhǎng)時(shí)間才讓四足機(jī)器人學(xué)會(huì)所有動(dòng)物能做的事情。

但是，機(jī)器人并不會(huì)被生物學(xué)所限制，這意味著機(jī)器人有潛力學(xué)習(xí)動(dòng)物做不了的事情。在不久前舉辦的2019年IROS大會(huì)上，就展示了一個(gè)能爬垂直梯子的四足機(jī)器人。

▲圖源：東京都立大學(xué)

為使機(jī)器人擁有自主攀爬的能力，研究團(tuán)隊(duì)使用了循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)來訓(xùn)練其爬梯子。但這個(gè)能力目前只能針對(duì)特定的梯子，他們打算在接下來的研究中實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)的普適化，讓機(jī)器人不需要預(yù)先訓(xùn)練就可以攀爬新的梯子。

谷歌的搜索結(jié)果顯示爬垂直梯子對(duì)于四足動(dòng)物是很困難的。狗能夠做到，但你通常看到的都是狗在爬傾斜的梯子，而不是垂直的。貓能做的更好一些，但是爬垂直的梯子仍然是個(gè)挑戰(zhàn)，尤其是在爪子抓不牢的情況下。當(dāng)梯子的傾角減小為0度時(shí)，攀爬者的質(zhì)心就越來越遠(yuǎn)離梯階，因此攀爬者必須通過抓緊梯階而不是站在上面來平衡自身重量，這對(duì)于抓力不強(qiáng)的動(dòng)物是十分困難的。

▲圖源：東京都立大學(xué)

為爬90°直梯，研究人員也是操碎了心

為了實(shí)現(xiàn)爬梯子的功能，機(jī)器人的面部安裝了慣性測(cè)量裝置（IMU）和ToF 3D相機(jī)，爪子上安裝了觸摸傳感器和力量傳感器。英特爾NUC計(jì)算機(jī)充當(dāng)主控制系統(tǒng)，而Arduino被用作輔助控制器來管理內(nèi)部傳感器（力度，觸感和IMU）的輸入輸出信號(hào)。機(jī)器人具有23個(gè)自由度（DoF）：每條腿有5個(gè)自由度，雙激光測(cè)距傳感器有2個(gè)自由度，頭部有1個(gè)自由度。

大多數(shù)四足機(jī)器人也不具備強(qiáng)大的抓力，但給機(jī)器人增加抓力系統(tǒng)是一個(gè)可以嘗試的方向。東京都立大學(xué)的機(jī)器人專家制造了一個(gè)可愛的小四足機(jī)器人（約重7公斤），它的腿有5個(gè)自由度，其中一個(gè)爪子可以做到與其它爪子方向不同（就像我們的大拇指與其它四指一樣），可幫助其自主爬上無扶手的垂直梯子。

另外，從梯子爬到平臺(tái)上也是很困難的。研究團(tuán)隊(duì)巧妙的解決了如何讓機(jī)器人用后腿抓住最上面的梯級(jí)，再通過反作用力把自己推到平臺(tái)上這一問題。

值得注意的是，這一自動(dòng)攀爬系統(tǒng)是針對(duì)指定梯子訓(xùn)練的，并且用了五次才成功。研究團(tuán)隊(duì)表明，失敗是由于執(zhí)行器缺少扭矩而不是整體方法的問題。這一點(diǎn)他們會(huì)在之后的工作中改進(jìn)，并使這個(gè)系統(tǒng)更加普適，讓四足機(jī)器人能夠不用訓(xùn)練就可以攀爬新的梯子。