導(dǎo)讀

雙足機(jī)器人Cassie，一直以其獨(dú)特的腿部造型，與輕盈的步態(tài)備受機(jī)器人界的關(guān)注。人們甚至認(rèn)為這種先進(jìn)的行走步態(tài)和Atlas相比并沒(méi)有遜色很多，只是空有一雙大長(zhǎng)腿，總是感覺(jué)怪怪的。不過(guò)，從Agility Robotics最新公布的消息來(lái)看，近日Cassie終于長(zhǎng)出了上半身，并取名為Digit。

新舊Cassie有何不同

與舊版Cassie相比，新版顯得既高大威猛，又靈巧敏捷，它不光長(zhǎng)出了軀干和雙臂，還擁有了一個(gè)新名字——Digit。

雖然Digit的下半身依然是Cassie經(jīng)典的“鴕鳥(niǎo)腿”，但鑒于其整體的仿人結(jié)構(gòu)，我們似乎還應(yīng)該把它歸為“仿人機(jī)器人”的范圍。

Digit在保留了雙腿的基礎(chǔ)上，將Cassie的臀部改裝成了連接軀干的“胯骨”。Digit增添了上身軀干和兩支4自由度的手臂，整體上身的設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)潔、緊湊與輕量化，增添了雙臂的Digit會(huì)極大提升其操作能力、保持平衡能力以及摔倒后起身的能力。

軀干頂端的激光雷達(dá)以及軀干中的傳感器都有助于Digit在行走中收集數(shù)據(jù)，使它能夠在充滿(mǎn)障礙的地方進(jìn)行導(dǎo)航。

它的數(shù)字控制系統(tǒng)也進(jìn)行了改造，通過(guò)API對(duì)爬樓梯、控制步態(tài)等高級(jí)行為進(jìn)行控制。此外，Digit的軀干中容納了兩個(gè)多核CPU，以及一個(gè)可以由第三臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的模塊化有效載荷艙，支持它進(jìn)行額外的感知，并強(qiáng)化了它的學(xué)習(xí)能力。

而在這些改裝中，最有實(shí)用價(jià)值的還是它的一雙手臂。它的手臂擁有四個(gè)自由度，極大地?cái)U(kuò)展了它的靈活性。這雙手臂可以用來(lái)保持平衡，在摔倒時(shí)支撐身體重新站起來(lái)，推開(kāi)門(mén)等障礙物，以及最重要的，操縱和攜帶物體。

這就與Agility Robotics對(duì)于Cassie的最初應(yīng)用設(shè)想掛上了勾，即讓機(jī)器人送快遞，為“最后一公里”添磚加瓦。

據(jù)研究人員介紹，Digit的手臂能夠舉起大約18公斤重的箱子，也能夠?qū)⑽矬w進(jìn)行堆疊，盡管還在測(cè)試階段，Digit卻已經(jīng)展示出了其擔(dān)任快遞小哥的不俗潛力。此外，研究人員也希望在加上手臂和傳感器后，Digit能夠真正在救災(zāi)等場(chǎng)景中發(fā)揮作用。

只是到目前為止Agility Robotics公司只公布了Digit的定妝照，并沒(méi)有讓人大飽眼福的視頻發(fā)布。各位就先看看圖片，然后讓我們共同期待視頻的后續(xù)發(fā)布吧！

Cassie之所以為“父”

聊完了Digit，我們?cè)賮?lái)聊聊Digit的“爸爸”Cassie。

這個(gè)“爸爸”可不是亂叫的，由于Digit的整體架構(gòu)完全基于Cassie之上，連研究人員都開(kāi)玩笑說(shuō)“Digit is a direct descendant of Cassie.（Digit是Cassie的直系后裔）”。Digit能夠完成快遞小哥的使命，在樓梯和不同地形之間跑來(lái)跑去，主要就是基于Cassie穩(wěn)定的雙腿。

可以說(shuō)沒(méi)有Cassie就不會(huì)有Digit，所以“爸爸”這個(gè)稱(chēng)呼Cassie當(dāng)之無(wú)愧。

那么Cassie到底為什么能夠這么穩(wěn)定且敏捷地移動(dòng)呢？

原因一：更多的自由度

Cassie的兩條腿每一條都有五個(gè)自由度，均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。臀部有三個(gè)自由度，允許腿向前、后、側(cè)三個(gè)方向擺動(dòng)，與人類(lèi)一致。

脛骨和腳踝上也分別有一個(gè)額外的自由度，這兩個(gè)部分并不由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而是附著在彈簧上，有助于機(jī)器人處理前進(jìn)道路上的障礙物，就算踏在臺(tái)階邊緣也可以保持平衡穩(wěn)定。

原因二：更復(fù)雜的控制

Cassie所帶的電機(jī)數(shù)量多，體積也較小，由于可移動(dòng)的方向更多，移動(dòng)到特定方向便要計(jì)算每個(gè)電機(jī)所需的不同扭矩，為此，控制器就需要考慮到腿的慣性以及電機(jī)和變速器的動(dòng)態(tài)特性。

雖然控制變得更加復(fù)雜了，但是這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)更多行為以及更好的性能。例如下面這個(gè)在走動(dòng)中立定的實(shí)驗(yàn)：

可以看出，Cassie從最開(kāi)始搖搖晃晃的“不倒翁”一步一步變得穩(wěn)定起來(lái)，最后連著走了幾步再站定時(shí)也幾乎不怎么晃動(dòng)了。

原因三：上樓梯的步伐更加穩(wěn)定

對(duì)于雙足機(jī)器人來(lái)說(shuō)，上樓梯從來(lái)都是一項(xiàng)不可避免的挑戰(zhàn)。Cassie一向認(rèn)為世界是平的，這讓它的戶(hù)外行走進(jìn)行得十分輕松，它可以在土地或草叢中連續(xù)行走一個(gè)小時(shí)。

而當(dāng)Cassie上樓梯時(shí)，這種想法就不再適用了，由于樓梯對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)是較為復(fù)雜的路況，它很有可能站立不穩(wěn)，進(jìn)而摔倒。

當(dāng)控制器擴(kuò)展到垂直方向，允許兩條腿上下跨步，并增加了平滑過(guò)渡時(shí)，Cassie可以邁上樓梯，但只能保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，不能保持靜態(tài)也同樣穩(wěn)定。

接著，研究人員讓Cassie在上樓梯的時(shí)候始終試圖保持骨盆高度一致，而不是隨著抬腿拔高身子，這樣Cassie在上樓時(shí)的身形就穩(wěn)定了許多。

尤其在連續(xù)登上幾階臺(tái)階時(shí)，Cassie的步伐顯得更加堅(jiān)定有力。

研究人員還跟Cassie開(kāi)了個(gè)小小的玩笑：讓Cassie連續(xù)上兩個(gè)臺(tái)階，而地上其實(shí)只擺放了一層臺(tái)階，這種情況Cassie會(huì)如何處理呢？

可以看出，Cassie在上第二階踏空時(shí)有一個(gè)明顯的向上踮腳的動(dòng)作，但這不存在的一節(jié)階梯并未對(duì)它的平衡性產(chǎn)生影響，Cassie依然保持了穩(wěn)定。如果此處替換成蒙眼的人類(lèi)，在第二階踩空的時(shí)候很有可能已經(jīng)摔倒了。所以從某種意義上來(lái)說(shuō)，Cassie的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性還是要比人類(lèi)好了許多的。

有這樣一個(gè)跑步爬樓梯都不在話(huà)下的底座作為基礎(chǔ)，可以想見(jiàn)Digit將能夠如何在無(wú)人快遞領(lǐng)域大展身手了。