提醒：點上方↑↑↑“機械微學”關注后 腦洞大

　　6月1日，騰訊 AI Lab 及 Robotics X 實驗室主任張正友博士在機器人行業頂會 ICRA 2021 做大會報告，分享了實驗室在機器人移動研究領域的布局與進展。實驗室研發中的輪腿式機器人Ollie首次對外展示，在視頻中表現了雙輪平衡、多模態移動、跳躍、360度空翻等運動能力。

　　輪腿式機器人（wheel-legged robot）兼具輪式優勢和腿部能力，平地移動快、效率高、噪音低，借助腿部能力則能完成適應不平地面、跳躍通過臺階等動作，越障能力強。視頻中，Ollie就像技巧高超的花滑高手，不僅能在多種地形上平穩滑動，還能靈活越障，秀出花式動作。

　　相關研究論文被 ICRA 2021 收錄，介紹輪腿式機器人平衡控制器的設計思路與實驗結果。ICRA 全稱 IEEE International Conference on Robotics and Automation（國際機器人與自動化會議），是機器人領域最有影響力的國際學術會議之一。

　　跳躍空翻都很穩

　　要讓機器人應對復雜地形，跳躍能力不可或缺。最低身高只有35厘米的Ollie，可以跳上40厘米的臺階，豎直起跳高度最高可達60厘米。

　　進一步挑戰運動能力極限——空翻。Ollie 身體微傾，瞬間發力起跳，并舒展“尾巴“輔助翻轉，“尾巴”和身體在空中配合流暢順滑；隨著雙輪穩穩落地，Ollie 干脆利落地完成了高難度的空中翻轉 360 度動作。

　　雙輪模式下，機器人與地面只有兩個接觸點，對平衡能力提出更大挑戰。在變換身高過不平整地面和面對外界干擾時，Ollie 都能完美保持平衡。

　　實驗室還初步探索了 Ollie 的負載能力，實現在三輪穩定模態下搭載機械臂，完成簡單操作任務。

　　集成并拓展實驗室移動技術

　　Ollie 在機械本體、整機系統與控制軟件上集成迭代了實驗室技術積累，并重點在運動規劃與控制上突破創新，新增的全身動力學控制與整機參數辨識提升了機器人運動的精準度、靈活度以及柔順性，拓展了實驗室的移動技術布局。

　　Ollie的機械設計大有玄機：單腿采用并聯機構，與身體形成五連桿結構，使整體具有結構簡單、動態性能高、爆發力強的特點；“尾巴”的獨特設計一方面為Ollie提供額外角動量，助其完成更高動態運動，如空翻。同時“尾巴”可充當第三條腿，增加穩定性，為搭載機械臂完成更多任務提供可能。

　　非線性控制技術讓機器人具備良好的平衡能力，此前實驗室研發的自平衡自行車已應用同類技術，在靜止及行進狀態下均保持平衡不倒。針對輪腿式機器人的形態和特點，適應性地應用非線性控制方法，控制器不再受限于模型的可線性化區間內，使機器人 Ollie 在大角度傾斜時也具有良好的平衡能力和魯棒性。

　　全身動力學控制則讓 Ollie 實現更具挑戰的運動，如在空翻落地和抗打擊時，面對突如其來的巨大沖擊，Ollie 能“以柔克剛”。這套控制技術基于機器人全身動力學，采用最優化方法求得全身各關節力矩，通過電機的力矩控制，實現機器人的全身姿態控制，提升抗外界干擾的能力。

　　Ollie 能夠完成跳躍和空翻，得益于其出色的軌跡規劃能力。在完成這些動作時，Ollie 提前“想好”運動軌跡，即如何應用自身的形態和結構特點，最大程度地發揮關節電機性能來實現目標運動。Ollie 以全身動力學模型為基礎，將整個跳躍或空翻過程分解為起跳、飛行、落地三個階段，通過優化手段得到完成整個運動的關節電機位置、速度和關節力矩的參考值序列，再結合全身動力學控制完成了一系列高動態動作。

　　目前 Ollie 還處于研發階段，實驗室將基于輪腿式機器人平臺的機動性特點，拓展平臺上感知、負載等各功能模塊搭建，讓機器人具備更成熟、更豐富的能力，走進更多生活場景。