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(chēng)其為機器人的鞋子），但至關(guān)重要的是，他們設法用一只可愛(ài)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(dòng)機器人，該機器人可以更換自己的“鞋子”以適應不同的地形。
在為機器人設計移動(dòng)系統時(shí)，通常的目標是提出一個(gè)單一的系統，使您的機器人能夠執行您可能需要做的所有事情，無(wú)論是步行，跑步，滾動(dòng)，游泳還是這些事情的組合。然而研究團隊人類(lèi)在面對這些事項時(shí)，會(huì )根據不同的場(chǎng)景及環(huán)境更換不同的鞋子，例如運動(dòng)鞋，登山靴，溜冰鞋，滑雪板和腳蹼等，優(yōu)化研究其出行系統。
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(chēng)其為機器人的鞋子），但至關(guān)重要的是，他們設法用一只可愛(ài)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(guò)幾何定位和永久磁鐵的組合來(lái)保持安全。這就產(chǎn)生了一個(gè)相當簡(jiǎn)單的附著(zhù)系統，只要機械手以正確的方式搖動(dòng)滑靴，就具有高的夾持力和較低的分離力，交換一個(gè)推進(jìn)器大約需要13秒。
盡管推進(jìn)器交換能力確實(shí)需要機器人自己攜帶推進(jìn)器，這意味著(zhù)它必須攜帶一個(gè)相當高自由度的機械手，但機械手至少可以用于其他各種有用的事情。許多移動(dòng)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(guò)對結構或自由度進(jìn)行一些調整，移動(dòng)機械手也有可能利用可交換推進(jìn)器。
從這個(gè)意義上說(shuō)，一個(gè)具有永久輪腿的機器人可以做這個(gè)機器人所做的一切，而不必擔心手臂或推進(jìn)器的交換，結果證明這對效率有很大的影響。在平板混凝土上的輪式結構中，機器人的運輸成本為0.97，研究人員稱(chēng)“與混凝土上的腿形結果相比，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(chē)輪上。照片：佐治亞理工學(xué)院
迄今為止，大多數車(chē)載機械手的主要設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(chē)載機械手可能無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)機器人的所有部件或無(wú)法感知手臂與車(chē)身之間的相互作用。其次，運動(dòng)在推進(jìn)系統和地面之間涉及相對較高的力。
過(guò)去，為了最小化尺寸，質(zhì)量和功耗，車(chē)載機械手一直是輕量級的。結果，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(chē)負載，又必須易于以低操縱力進(jìn)行調整。這兩個(gè)要求常常彼此矛盾，這就產(chǎn)生了一個(gè)具有挑戰性的設計問(wèn)題。研究團隊的ICRA演示中有一個(gè)故障視頻，說(shuō)明了當設計不夠堅固時(shí)會(huì )發(fā)生什么。
過(guò)去，為了最小化尺寸，質(zhì)量和功耗，車(chē)載機械手一直是輕量級的。結果，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(chē)負載，又必須易于以低操縱力進(jìn)行調整。這兩個(gè)要求常常彼此矛盾，這就產(chǎn)生了一個(gè)具有挑戰性的設計問(wèn)題。研究團隊的ICRA演示中有一個(gè)故障視頻，說(shuō)明了當設計不夠堅固時(shí)會(huì )發(fā)生什么。
該移動(dòng)機器人的自主行為限于在更換鞋子/推進(jìn)器的過(guò)程中機械臂的軌跡跟蹤。根據人工命令啟動(dòng)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劃算法，以便確定何時(shí)進(jìn)行調整。這可以通過(guò)車(chē)載感應或預先加載的地圖來(lái)完成。
研究團隊設想該概念可以應用于廣泛的運動(dòng)系統。由于經(jīng)常使用旋轉執行器，設想以類(lèi)似方式更改線(xiàn)性執行器的末端執行器。同樣，這些方法可用于修改無(wú)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質(zhì)量。
目前，該機器人的推進(jìn)器設計用于崎嶇的地形，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(dòng)。
