六足智慧型機器人

這個機器人看起來像一隻巨型竹節蟲。事實上,Hector(HExapod Cognitive auTonomously Operating Robot,即六足自主認知操作機器人)的靈感正是來自竹節蟲,它具備極具彈性的關節和超輕的外骨骼。maxon驅動器為這個六足機器人提供動力,使之能 靈活移動。

六足機器人Hector小心翼翼地越過障礙物,動作是如此優雅,幾乎沒有任何機器人能媲美。由Schneider教授 (Prof. Dr. Axel Schneider) 領導的比勒費爾德大學(Bielefeld University)「仿生機械電子學」研究小組根據竹節蟲的運動特性研發了這款六足機器人。該機器人按原昆蟲的20倍尺寸設計,最終長度約90 cm,看起來就像一隻巨型竹節蟲。這個研究項目是為了更仔細地瞭解這種昆蟲的運動步態行為,並將它的基本協調機制應用於技術系統中。小組還致力於進一步拓展對彈性機器人動作控制系統基本設計理念的研究。

機器人的超輕外骨骼使用碳纖維強化塑膠 (CFRP) 製成。其腿部的所有驅動元件和連接元件採用鋁合金材質,全部由比勒費爾德大學自行設計和製造。這個12公斤重的機器人的獨特性在於它裝配了非常多的感應器,並依據生物啟發之分散控制機制運作。透過自行設計的驅動器和感應器,讓它可以在移動過程中根據地面情況靈活地進行調整。目前,六足機器人Hector能夠在輕微起伏的地面上行走,並能克服臺階等較小的障礙。

每條腿配備三個maxon馬達
步行機器人的每條腿上都有三個關節,因此必須同時控制18個關節的動作。為達到此目的,它的每條腿上都安裝了三顆maxon無刷EC 45盤式馬達。每顆馬達功率50 W,是沒有橫向連接板的客制規格。18個關節透過受生物運動原理啟發的控制演算法進行控制。為此,馬達中嵌入了配備相應控制裝置的驅動電子元件。此外,自主研發的彈性體連接器也直接內建於馬達中,使之彈性更佳。對研究小組來說,所使用的馬達必須具有扭力高、體積小、重量輕的特點。研究小組科研人員、六足機器人Hector的設計者和製造者Jan Paskarbeit說:「馬達尺寸必須精簡,除了其它因素,整個驅動器的長度也會限制機器人腿部的運動空間。因此我們選用了功率50 W的EC 45 flat盤式馬達」。

基本智能行為

儘管六足機器人Hector的智力還遠不如昆蟲,但它卻能夠處理復雜的感應器數據,以協調腿部的運動。它可以獨立行走並克服障礙物。「不可否認的是,昆蟲具有一定的智力。從這個意義上,也可以說Hector表現出簡單的智能行為。智能行為的一個重要特性便是能夠預先規劃。目前,我們正在對一種更高階的機器人控制系統進行測試,透過賦予機器人簡單的預先規劃能力,使之更智能化」,Jan Paskarbeit說到。直到2017年,步行機器人將透過比勒費爾德大學(Bielefeld University)認知交互技術研究中心的專項合作項目獲得更多其它的功能。

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