仿生电子鼠会做灾后搜救了：载重物爬窄管不在话下跌倒还能自己站

　　单列轴承凯时kb88线上赌城斜投影配合公差许用应力上风巷节圆螺旋线曾巩车床外齿轮它不仅能在狭小空间内灵活穿行，轻松完成各种运动并进行变换，如蹲下起立凯时kb88线上赌城、行走、爬行等，简直是应对突发灾情或狭窄管道的“神器”：

　　还能在不足自己身长一半的小半径内快速转身，咬住自己的尾巴360°转圈（半径比其他机器人小得多）：

　　最关键的是，这只小鼠还很能载重——目前它已经能成功地带着一个占自重91%（200克）的重物，通过有20°倾角的场地。

　　研究成果论文的第一作者，北理工石青教授表示，目前市面上有不少足式机器人，但大多不擅长应对狭窄空间：

　　大型四足机器人运输能力强，但不能进入狭窄的空间；微型四足机器人虽然可以进入狭窄空间，但其携带重物的能力有限。

　　此前，鲜有人给体重小于1公斤的小型四足机器人设计能规划运动的多模态控制框架。

　　多模态控制是指随系统运行状态而不断变化策略的控制方式，可以实时选用最合适的控制算法，并选择恰当时机进行切换，使系统更加稳定、准确、反应迅速。

　　由于规模限制，小型机器人的硬件组件很少，这导致了其低感知和处理能力较弱。

　　另外，现有的机器人研究主要集中于动态稳定性和机械约束，而忽略了与某种机器人相似生物的运动特征。

　　研究人员发现，老鼠在各种狭窄复杂的环境中运动十分敏捷，于是他们准备从生物角度出发，在老鼠身上“取取经”。

　　首先，用X光片记录下老鼠运动中的骨骼结构以提取关键运动关节，然后建立了四足机器小鼠的基本模型。

　　机器小鼠SQuRo的质量为220克，和八周大的黑毛鼠体重的相似；它的体长也和真老鼠差不多。

　　北理工团队还赋予了这只机器小鼠多模态运动规划和控制框架，使其能够感知和处理复杂的现实环境凯时kb88线上赌城。

　　研究团队据X光片分析发现凯时kb88线上赌城，老鼠主要靠这三个主要功能，来组合做出各种运动：

　　于是，研究人员为机器老鼠配置了12个活动自由度（四肢各有2个自由度，腰部2个屈伸自由度，颈部2个自由度），以及4个被动自由度，以模仿关节的屈伸和转动。

　　自由度是独立变量的个数。具体而言，若总变量个数为N，约束条件个数为M，则自由度F=N-M。

　　图a、b分别为左前肢的机构运动简图和骨架模型结构；c为左后肢的骨架模型侧视图。

　　相比前肢，后肢的底部为一个更弯曲的杆，以提供更大的前推力——这与老鼠主要依靠后肢产生推力的现象一致。

　　研究者分析老鼠行为发现，它的转身运动是从头部到躯干，再到臀部，逐步发力的。

　　小鼠的颈椎由好几节构成，其中第一节颈椎的旋转角反映了头部和躯干之间的角度。

　　下面的关节旋转角度图中，有三个峰值，对应三个最明显的运动，即：颈椎屈伸凯时kb88线上赌城、

　　因此，研究者为脊柱配备了三个关于屈伸的主动自由度，用于机器小鼠的正面转弯运动。

　　由于颈部旋转在老鼠的日常活动中很少见，所以真老鼠的颈部活动对设计探测机器人来说，意义不大。

　　研究者配置了一个用于颈部屈伸的主动自由度，和一个用于颈部内收的主动自由度，这两个自由度都位于头部和躯干的连接处。

　　机器小鼠共有33个脊椎关节，研究者将后肢屈伸的关节设置于第22个关节处，这与老鼠的对应的关节位置相似。

　　论文一作石青，现任北京理工大学教授、机电工程学院智能机器人研究所副所长，本科和博士均毕业于北理工凯时kb88线上赌城，并于早稻田大学进行博士后工作，主要研究方向是仿生机器人、生机电融合。

　　这篇论文由石青导师黄强、中科院外籍院士福田敏男，以及石青带领的仿生机器人团队共同完成。

　　团队研究的仿生鼠，曾被昆士兰大学计算机教授Janet Wiles评价称“达到业界SOTA水平”。

　　团队表示，未来还将通过闭环控制和深入动态分析等方法，来进一步提高机器小鼠的敏捷性，并且有兴趣将其商业化。

　　原标题：《​仿生电子鼠会做灾后搜救了：载重物爬窄管不在话下，跌倒还能自己站起来丨北理工出品》

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