喜歡《蠟筆小新》的人，肯定對小新最喜歡的卡通形象，也是他最好的朋友——“動感超人”耳熟能詳�！皠痈谐恕鄙響选敖^技”：“動感鐵拳”、“動感光波”、“動感跳躍”……他總是在最危險的時候、最危險的地方出現(xiàn)，救人于危難。成為“動感超人”，或有一個“動感超人”的朋友，成為不少人童年最天真、最美好的愿望。
上海交大
機(jī)械與動力工程學(xué)院高峰教授帶領(lǐng)團(tuán)隊研制出“仿生小象機(jī)器人”，可采用人機(jī)交互遠(yuǎn)程操控方式完成復(fù)雜危險環(huán)境下搬運(yùn)、搜索、探測和救援作業(yè)等任務(wù)，標(biāo)志著我國四足仿生機(jī)器人邁入國際先進(jìn)行列。這樣的“智慧小象”，讓“動感超人”走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。
人們通常用上“刀山”、下“火�！眮硇稳菟幁h(huán)境的極端復(fù)雜危險�？梢韵胂筮@樣幾個場景：某地發(fā)生9級以上地震，且余震不斷，一時間通信中斷，斷壁殘垣把災(zāi)區(qū)和外界隔絕開來，救援工作難以展開。如何第一時間了解災(zāi)區(qū)情況，搶險救人？某居民區(qū)發(fā)生重大火災(zāi)，一位老人和一名兒童被困家中，而火勢太猛，無法進(jìn)入家中施救，怎么辦？在極端復(fù)雜危險環(huán)境下，人類總是顯得渺小而無奈，而“智慧小象”卻能在這樣的環(huán)境中大顯身手。
高峰教授介紹，在這些地形環(huán)境下工作，需要具備適應(yīng)各種不同地形環(huán)境的靈活穩(wěn)定的運(yùn)動能力、環(huán)境實(shí)時感知能力，以及自律控制與人機(jī)交互協(xié)同的遠(yuǎn)程操控能力，這些都是四足仿生機(jī)器人的前沿技術(shù)。
圍繞這些前沿技術(shù)，高峰團(tuán)隊提出了既能抗沖擊，又能適應(yīng)不同地形的仿生機(jī)構(gòu)，研制出了高功率密度驅(qū)動單元——
液壓絲杠、伺服單元等關(guān)鍵部件，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的高速、高精度控制。此外，“智慧小象”還具有較好的抗慣性力擾動的平衡能力，實(shí)現(xiàn)外部沖擊擾動下機(jī)器人姿態(tài)的穩(wěn)定控制。
當(dāng)這些高端技術(shù)全副“武裝”在“智慧小象”上，“智慧小象”就變成了十足的“超人”。高峰教授告訴記者，通過遠(yuǎn)程人機(jī)結(jié)合，“智慧小象”具備了深入極端復(fù)雜危險環(huán)境的能力，可以完成搬運(yùn)、搜索、探測和救援作業(yè)等多種任務(wù)。
人們會好奇，被稱為現(xiàn)實(shí)版“動感超人”的“智慧小象”到底是什么樣子？
高峰教授介紹說，“智慧小象”長約1.2米，寬約0.6米，高約1米，“體重”約130公斤。從外形上看，“小象”的體型比較“敦實(shí)”，“四肢”健壯有力，走起來一步一個腳印，神態(tài)“活靈活現(xiàn)”，如果再加上兩根長長的象牙，儼然就是一頭機(jī)動靈敏的“小象”。
據(jù)介紹，“智慧小象”可以自帶動力源，無需憑借外接動力線纜和通訊線纜，“馱”至少100公斤的重物，一小時跑4公里，而且腿部可做至少12個自由變換，最大行走坡度超過10度。
別看“小象”馱著重物，它可以慢走，也可以小跑。有人擔(dān)心，萬一“摔”了一跤怎么辦？“小象”身上裝有力覺測量與實(shí)時感知信息反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“肌體”的動態(tài)平衡與穩(wěn)定控制，使“小象”具備抗慣性力擾動和抗外載荷沖擊擾動的平衡自恢復(fù)能力。因此，假如在路上被大石頭拌了一下，“小象”可以瞬間恢復(fù)平衡。
長期以來，國內(nèi)四足仿生機(jī)器人和單元技術(shù)的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用水平同國際先進(jìn)水平相比有明顯差距。
早在2000年，高峰教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊便開始仿生機(jī)器人的研究工作，先后開發(fā)了兩足、四足和六足機(jī)器人，積累了大量經(jīng)驗。2011年年初，項目團(tuán)隊成功獲得國家863計劃主題項目“高性能四足仿生機(jī)器人”資助。項目實(shí)施伊始，項目團(tuán)隊便瞄準(zhǔn)目前代表國際上四足步行器研究最高水平的美國波士頓動力公司的Big Dog機(jī)器人，設(shè)計的各項性能指標(biāo)力爭達(dá)到Big Dog的水平，甚至在高功率密度驅(qū)動單元等核心技術(shù)上超越對方。在不到兩年的時間里，項目團(tuán)隊先后開發(fā)了四代小象機(jī)器人，通過反復(fù)的測試，最終確定了目前的并聯(lián)腿單元及其步態(tài)規(guī)劃、穩(wěn)定性控制算法。
目前，高峰教授團(tuán)隊研發(fā)的“智慧小象”在四足仿生機(jī)器人設(shè)計與控制理論上取得重要成果，突破了仿生機(jī)構(gòu)、高功率密度液壓驅(qū)動、狀態(tài)感知與環(huán)境適應(yīng)、仿生步態(tài)規(guī)劃與動態(tài)控制等核心技術(shù)；研制出了具有高速、高負(fù)載能力、對典型非結(jié)構(gòu)化地形具有高適應(yīng)能力的四足仿生機(jī)器人系統(tǒng)，使我國四足仿生機(jī)器人進(jìn)入國際先進(jìn)行列。“智慧小象”具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，已申請國家發(fā)明專利7項，成為國際上四足仿生機(jī)器人名副其實(shí)的“排頭小象”。
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