他們不僅想出一種可以使用“可互換推進(jìn)器”的機器人（他們稱其為機器人的鞋子），但至關(guān)重要的是，他們設(shè)法用一只可愛的小機器人手臂自行完成了互換。
文｜網(wǎng)絡(luò)
佐治亞理工學(xué)院的研究人員展示了一種移動機器人，該機器人可以更換自己的“鞋子”以適應(yīng)不同的地形。
在為機器人設(shè)計移動系統(tǒng)時，通常的目標(biāo)是提出一個單一的系統(tǒng)，使您的機器人能夠執(zhí)行您可能需要做的所有事情，無論是步行，跑步，滾動，游泳還是這些事情的組合。然而研究團隊人類在面對這些事項時，會根據(jù)不同的場景及環(huán)境更換不同的鞋子，例如運動鞋，登山靴，溜冰鞋，滑雪板和腳蹼等，優(yōu)化研究其出行系統(tǒng)。
在ICRA上，佐治亞理工學(xué)院的研究人員展示了這種換鞋方法如何應(yīng)用于機器人。他們不僅想出一種可以使用“可互換推進(jìn)器”的機器人（他們稱其為機器人的鞋子），但至關(guān)重要的是，他們設(shè)法用一只可愛的小機器人手臂自行完成了互換。
機器人的鞋子、推進(jìn)器，緊密的安裝在輪子上的T形槽中，并且通過幾何定位和永久磁鐵的組合來保持安全。這就產(chǎn)生了一個相當(dāng)簡單的附著系統(tǒng)，只要機械手以正確的方式搖動滑靴，就具有高的夾持力和較低的分離力，交換一個推進(jìn)器大約需要13秒。
盡管推進(jìn)器交換能力確實需要機器人自己攜帶推進(jìn)器，這意味著它必須攜帶一個相當(dāng)高自由度的機械手，但機械手至少可以用于其他各種有用的事情。許多移動機器人已經(jīng)有了一種或另一種機械手，盡管它們通常用于世界交互而不是自我修改。通過對結(jié)構(gòu)或自由度進(jìn)行一些調(diào)整，移動機械手也有可能利用可交換推進(jìn)器。
從這個意義上說，一個具有永久輪腿的機器人可以做這個機器人所做的一切，而不必?fù)?dān)心手臂或推進(jìn)器的交換，結(jié)果證明這對效率有很大的影響。在平板混凝土上的輪式結(jié)構(gòu)中，機器人的運輸成本為0.97，研究人員稱“與混凝土上的腿形結(jié)果相比，這大約降低了三倍。”最終，機器人將能夠處理更廣泛的地形，多虧了船上各種推進(jìn)器的儲備。
機器人使用安裝在其背面的機械手從隔室取回推進(jìn)器，并將其固定在其車輪上。照片：佐治亞理工學(xué)院
迄今為止，大多數(shù)車載機械手的主要設(shè)計目的都是感知外部環(huán)境并與之交互，而不是機器人。因此，車載機械手可能無法訪問機器人的所有部件或無法感知手臂與車身之間的相互作用。其次，運動在推進(jìn)系統(tǒng)和地面之間涉及相對較高的力。
過去，為了最小化尺寸，質(zhì)量和功耗，車載機械手一直是輕量級的。結(jié)果，這種機械手不能施加很大的力。因此，任何可互換的推進(jìn)器必須既能夠承受較大的機車負(fù)載，又必須易于以低操縱力進(jìn)行調(diào)整。這兩個要求常常彼此矛盾，這就產(chǎn)生了一個具有挑戰(zhàn)性的設(shè)計問題。研究團隊的ICRA演示中有一個故障視頻，說明了當(dāng)設(shè)計不夠堅固時會發(fā)生什么。
過去，為了最小化尺寸，質(zhì)量和功耗，車載機械手一直是輕量級的。結(jié)果，這種機械手不能施加很大的力。因此，任何可互換的推進(jìn)器必須既能夠承受較大的機車負(fù)載，又必須易于以低操縱力進(jìn)行調(diào)整。這兩個要求常常彼此矛盾，這就產(chǎn)生了一個具有挑戰(zhàn)性的設(shè)計問題。研究團隊的ICRA演示中有一個故障視頻，說明了當(dāng)設(shè)計不夠堅固時會發(fā)生什么。
該移動機器人的自主行為限于在更換鞋子/推進(jìn)器的過程中機械臂的軌跡跟蹤。根據(jù)人工命令啟動換鞋，換鞋操作是腳本化的軌跡。對于完全自主的版本，研究團隊將需要一種能夠識別地形的路徑規(guī)劃算法，以便確定何時進(jìn)行調(diào)整。這可以通過車載感應(yīng)或預(yù)先加載的地圖來完成。
研究團隊設(shè)想該概念可以應(yīng)用于廣泛的運動系統(tǒng)。由于經(jīng)常使用旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，設(shè)想以類似方式更改線性執(zhí)行器的末端執(zhí)行器。同樣，這些方法可用于修改無源組件，例如在機器人的后部增加尾巴，在前部增加犁或重新分配系統(tǒng)質(zhì)量。
目前，該機器人的推進(jìn)器設(shè)計用于崎嶇的地形，但是研究人員正在探索不同的形狀，這些形狀可以幫助在雪，沙和水中運動。
