新型雙足機器人：KOU-III
人類和動物是許多機器人系統的靈感來源，因為它們的身體結構能有效支持移動。雖然許多雙足機器人模仿人類的外形，但也有一些受到其他兩足動物的啟發，例如鴕鳥和其他一些鳥類。
來自山東大學的研究人員最近開發了一款名為KOU-III的新型雙足機器人，這款機器人能在周圍環境中更有效地移動。這項研究的結果發表在SSRN預印本伺服器上，KOU-III能穩定地站立在兩條腿上，並有效地執行行走和跳躍動作。
這款機器人的名字KOU源自中國古代神話中的人物列玉口，他據說能夠乘風而行，這是論文的共同作者曾先武（Xianwu Zeng）告訴Tech Xplore的。
曾先武表示：「在開發我們的機器人時，我們也受到10年前MSC Lab. KAIST在YouTube上上傳的一段視頻的啟發。那段視頻展示了一個只能在平面上移動的雙足機器人，達到了每小時46公里的速度。七年前，Insider Tech上傳了一段類似的視頻，展示了一個受到鴕鳥啟發的機器人，最高速度達到每小時12英里。」
受到鴕鳥機器人視頻的啟發，曾先武和他的同事們開始探索改變這些機器人運動限制的可能性，目的是提高它們的靈活性和移動時的動作。這導致了他們的機器人的開發，這款機器人受到利用輔助機制移動的四足動物的啟發。
曾先武說：「例如，人類在快速移動時，例如衝刺，會擺動手臂來抵消腿部產生的角動量。同樣，鴕鳥和跑步者在快速奔跑、跳躍或急轉彎時，幾乎不會使用翅膀飛行，而是利用翅膀作為輔助機制。」
KOU-III這款雙足機器人也利用輔助機制在周圍移動。具體來說，它利用旋翼，這是一種旋轉的機械系統，可以在機器人移動時穩定它，同時產生升力來部分支持機器人的重量。
曾先武解釋說：「這在跳躍時特別有利，因為旋翼使機器人能跳得更高。這一概念受到紅帽小雀的跳躍行為啟發，紅帽小雀利用翅膀進行求偶跳躍。」
KOU-III的四旋翼輔助機制被發現能改善機器人的動作和穩定性，減少在移動過程中的機械壓力。總體來說，研究人員的發現突顯了基於機器人的輔助機制在增強雙足機器人行動能力方面的潛力。
曾先武表示：「旋翼主動提供俯仰和滾轉穩定的扭矩，以及垂直升力，使得能夠調節由高性能腿部運動產生的角動量，同時抵消部分機器人的重量。關鍵是，在空中跳躍時，機器人的姿勢可以快速調整。」
在他們的研究中，曾先武和他的同事們還開發了一種控制策略，計劃和執行機器人的動作。這種控制算法被用來可靠地執行KOU-III機器人的站立、行走和跳躍動作。
曾先武說：「與直接飛行不同，我們可以調整旋翼的輸出功率——在不需要高機動性的時候減少或關閉它，只有在需要時才增加功率。這種方法減少了能量消耗，最小化了旋翼噪音，並利用了雙足機器人的強大承載能力。」
這個研究團隊開發的新型機器人未來可能會在更廣泛的場景中進一步改進和測試。將來，它可能會啟發其他雙足機器人的開發，並最終在現實世界中被部署，協助人類完成各種任務。
曾先武補充說：「在成功使用旋翼作為腿部輔助機制的基礎上，我們希望探索其他更高效和安全的輔助系統，並開發相應的運動控制策略。此外，我們計劃研究KOU-III的潛在應用，例如探索不適合飛行的狹窄崎嶇地下洞穴，或在廢棄戰場上清除地雷，以確保人員安全並促進土地耕作。」
更多資訊：
Xianwu Zeng等，KOU-III：一款具有四旋翼輔助行動的雙足機器人，SSRN（2024）。DOI: 10.2139/ssrn.5056354
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