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无人机长出腿:走路、飞行无缝切换,还能玩滑板、走钢丝

最新更新时间:2022-09-11
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作为新时代的“高端玩具”,无人机这几年来是越来越受到大众欢迎。当然,用途也是越来越不正经,甚至都有人专门用它来搞作剧!

瞧,挂上面具和衣服,马上就能假扮把人吓尿的幽灵。



不过现在,有一种无人机可能更方便恶作剧了...


它就是加州理工大学最近研发出来的双足无人机,名叫 Leonardo。


跟其他规规矩矩的无人机不同,这家伙已经化为了”人形“,一双大长腿尤其吸睛。



注意,这大长腿可不是什么装饰品!


当 Leonardo 从空中落地后,它就可以靠这双腿继续在地面步行,空陆之间无缝切换。


看着还有种外星人的既视感...



要知道,让双足机器人平稳行走可是一个不小的挑战,更别说这么细的腿了,Leonardo 是怎么做到的呢?


其实原理很简单,就是靠4个安装在肩膀位置的螺旋桨。


它们除了用于飞行以外,还可以在行走时继续以较小的转速转动,帮助两条机械腿稳住重心保持平衡。



即使在强风下,Leonardo 也能继续保持前进的步伐。


甚至稳到能溜滑板!能走钢丝!平衡性比人还恐怖~




这要是穿上衣服用来吓人的话,效果绝对拔群~


但好在,吓人并不是 Leonardo 的用途。


研究人员希望它可以执行一些普通无人机难以完成的任务,比如检修高压线路。



普通无人机在执行这种高空任务时往往会受到气流变化影响,而带腿的 Leonardo 就没有这种困扰。


毕竟人家不需要悬空检测嘛~


它可以像鸟类一样站在电线上,甚至是沿着电线移动,检修线路时不仅更安全,还能更细致!



灵感来自鸟类


论文的通讯作者,加州理工Soon-Jo Chung介绍到Leonardo的设计灵感来自鸟类在电线之间移动跳跃的方式。


机器人要向鸟类学习的是在飞行和行走模式之间的正确切换。

Leonardo在飞行时保持一个平滑的轨迹,到达着陆点时要把飞行速度调整到着陆后的行走速度一致。

这样一只脚着陆后切换到走路模式,就可以沿着相同的速度平稳地继续行走。

这些控制由机器人身上搭载的状态机电路和脚上的传感器来完成。

另外想要飞起来必须做到重量轻,Leonardo主要部分由碳纤维材质组成,身高0.75米,重量只有2.58千克。


控制腿运动的是集成式直流无刷电机,装在靠近腰部的位置,这样可以减少腿的惯性。

脚尖部分是半球形的聚氨酯橡胶,这种材料摩擦系数很高可以防止滑倒。

高跟鞋的设计也是为了尽可能减少面积和重量,同时在站立不动的时候能保持稳定。


手臂上则是4个倾斜螺旋桨推进器,在不飞行的时候也可以靠推力承担一部分机身的重量,能从任意方向控制机器人姿态。

这样的轻便设计也付出了很多代价,比如行走的效率很低。

行走时总共544瓦特的功率中,有445瓦特用于控制平衡的螺旋桨推进器,双腿和其他电子设备加起来只消耗99瓦特。

用衡量运动时能耗的CoT指标 (Cost of Transportation)来表示的话,Leonardo以每秒20厘米速度行走时的CoT值是108,3米每秒速度飞行时CoT值可降至15。

对比人类用的生物能源CoT值则远小于1,波士顿动力的双足机器人行走时CoT值在20左右。

目前,Leonardo身上背的电池只能维持它进行100秒飞行或3.5分钟行走。

对此,研究人员解释到效率优化目前还不是优先级最高的任务,打算先把该有的功能都实现再考虑。

要真正去完成工作,还需要把Leonardo的螺旋桨短臂扩展成真正的手臂,以及用视觉算法和机器学习来增加机器人的自主性。

研究人员计划下次再做展示时要造出两个Leonardo机器人,然后让他们对打羽毛球和网球。

这样一个机器人要是飞起来扣球,想想还挺刺激的。

研究团队目前正准备开发第二代的 Leonardo。

不仅能走得更稳更节能,而且还讲搭载工智能算法,让它可以在路程中自己决定什么时候飞行什么时候步行。

到那时应该也可以量产上市了。


只不过比起高空作业工具,我觉得这玩意上市后,还是被当成玩具的可能性比较大,你觉得呢?

来源:最黑科技等网络内容综合


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