現代超級“螺”：“大狗”機器人

方菲　劉煥松　徐欣

身負重物，在各種地形上奔跑、攀登、運載……美國國防高級研究計劃局劃時代的新型機器人“大狗”都能夠做到。以其視頻在“優酷”上超過1200萬次的點擊率，“大狗”無疑已經吸引世界眼球。

當今士兵為了滿足作戰需求，執行任務必須攜帶大量裝備和電池，而徒步作戰人員身上不斷加重的攜行負荷已成為現代士兵的一大負擔。當攜行物資質量超過45kg時，徒步士兵的作戰能力會大大減退?！按蠊贰睓C器人則可默默地甘心為士兵負重，被稱為軍用機器人“騾”——

“大狗”機器人由波士頓動力公司研發。因其行動與狗相類似，所以被稱作“大狗”，主要用途是在崎嶇的地形上運載質量達154kg的負荷。當然，“大狗”在負荷之下還擁有許多高科技功能。

“大狗”的“眼睛”

為使“大狗”機器人能在它可能遇到的各種崎嶇不平的環境中“行走”，其頭部集成有立體攝像系統。立體攝像系統由噴氣推進試驗室提供，能夠結合圖像軟件生成精確的三維地形模型。

三維地形模型可使機器人分辨出前方道路是否安全，可以使“大狗”計算出任何溝壑或洞穴的跨度以及是否可以安全地跳過。在試驗室測試中，“大狗”滿負荷可成功跳越1.1m的距離。

“大狗”機器人還能夠通過記錄并儲存在自帶計算機中的運動歷史數據和測距法推算出崎嶇地形的崎嶇程度，同時還可以通過牽引力調節，使其在凹凸不平的地面上避免失腳滑倒，以及失腳滑倒后能夠爬起來。

“大狗”如何“行走”

“大狗”機器人的行走模式通過四條腿來控制，每條腿配備4個為腿關節提供動力的低摩擦液壓馬達。在這些馬達上安裝了大約50個傳感器，而行走動作最終由操縱這些傳感器的機載計算機控制。這些傳感器用于監測機身的姿態與加速，腿關節馬達的運動和力度，以及發動機轉速，機器人內置發動機的溫度與液壓。初級控制如關節的位置與力度控制，高級控制如移動過程中的速度與高度的控制，都通過機載計算機控制。

因此，“大狗”機器人能夠展示多種移動方式與速度。通過控制它的四條腿，它能夠站起、蹲下、爬行、小跑，甚至飛奔式地跳躍前進。“大狗”機器人在小跑時的平均速度為5.6km/h左右，跳躍前進的速度超過了11.2km/h。

為了模仿人類行走的速度，這種機器人采用一種動態平衡小跑步態，利用橫向速度與加速度來保持平衡。多個慣性傳感器及“大狗”機器人的控制系統測出各條腿的運動力量和地面反作用力來分配絳腿的負荷，以此來優化它的機動負載能力。

“大狗”：由“操作員控制單元”控制

“大狗”機器人的控制，由一名操作員使用“操作員控制單元”，通過無線網絡電臺向它發送指令。

“操作員控制單元”置于人員專用的負荷背心內，包括900MHz無線電廣播天線、無線電臺、行駛控制器接口，還有頭戴式顯示單元，都使用電池供電。

操作人員使用“操作員控制單元”向機器人發送行駛與速度指令，引導機器人按其指定路線行進。其他指令包括出發或停止、蹲下以及它能夠執行的各種速度。視覺顯示器用于顯示操作數據?！按蠊贰睓C器人的自帶控制系統則控制腿部動作與穩定性。

“大狗”的下一代：“阿爾法狗”

“大狗”機器人的繼續發展演變促進了“步行班用支援系統”的開發，這一系統亦稱“阿爾法狗”。波士頓動力公司已經設計出改進的同類機器人，它在性能和方便徒步士兵使用上均超出“大狗”機器人。

美國國防高級研究計劃局一直在支持這一項目，最近對最新型“步行班用支援系統”進行首次室外演練，成功地展示出其包括在崎嶇地形上行走的全部能力。

繼這次成功演練之后，一項歷時18個月的計劃業已公布，定于2013年夏開始實施，這將見證國防高級研究計劃局完成系統的綜合開發，改進其關鍵功能，確保對徒步作戰人員具有更大的實用價值。

“阿爾法狗”須驗證它運載181kg負荷、24小時行走32km的能力，而它的“視覺”傳感器也將要加以改進。

此外，美國國防高級研究計劃局還將增加新功能：

其一，增強的“聽覺”傳感器正在研究中，使班組成員能夠在喊出機器人聽得懂的指令，包括蹲、坐、停、走之后，機器人能夠處理并執行。

其二，美國國防高級研究計劃局還希望將“阿爾法狗”用作遠程輔助電源，使徒步士兵在長時間巡邏或者作戰中能夠用機器人的電源給其他設備充電。

國產四足機器人首次曝光：酷似美軍“大狗”

近日，一組中國正在研制的四足機器人的照片引發廣泛關注。這款機器人主要部件由4條修長的腿和一個圓柱體狀的機身組成，看上去好像一只沒有頭的狗。單從外形上看，我國的這款機器人酷似美國研制的“大狗”機器人，最明顯的是都采用了相同的四條腿設計，只是我國的這款機器人在尺寸上稍小一些。

讓我們繼續關注國內外四足機器人的發展動向。

編輯 劉蘭芳