跳跃不用弹性腿！浙大博士另辟蹊径，用蹦床解锁机器人新能力！

导读

我们见过不少弹跳力了得的机器人，它们的设计结构大多很复杂，且造价昂贵。最近，浙江大学控制科学与工程学院的博士生Boxing Wang和其团队成员另辟蹊径，利用蹦床来研究四足机器人的跳跃，引起了外媒的关注，IEEE Spectrum就此采访了Boxing Wang。

作者：Monday

那些具有奔跑和跳跃能力的四足机器人往往需要强大的驱动器和具有弹性的腿。比如我们之前介绍过的，一跃可达自身三倍高度的UC伯克利的仿生机器人。

再比如波士顿动力的暴力弹跳机器人Handle，垂直跳跃可达1.2米。

复杂的结构和昂贵的造价无形中构成了一定的研究门槛。是否有更简单经济的方式来研究机器人的跳跃呢？浙江大学控制科学与工程学院的博士生Boxing Wang在一次偶然中想到：用蹦床！让四足机器人在蹦床上跳跃。于是就有了下面这段视频

Boxing Wang表示希望能够通过简单、实惠的硬件来解锁机器人的跳跃能力。他说：“我想研究四足机器人的跳跃控制，但我没有定制的强大驱动器，也不想设计有弹性的腿。所以我决定用蹦床使一个普通的伺服驱动的四足机器人进行跳跃。”

IEEE Spectrum在采访中询问Boxing Wang这个想法从何而来，Boxing Wang表示，这并不是他们苦思冥想的结果，而是曾和朋友在奶茶店聊天时的突发奇想。他们觉得这种方式可靠、简单，蹦床也易于购买，于是决定进行尝试。

在这个想法萌发之前，Boxing Wang和他的团队成员曾使用他们所能接触到的最强大的伺服系统：Kondo KRS6003RHV驱动器，并制作了一个机器人。该机器人的最大扭矩为6Nm。但经过一些简单的测试后，他们发现，这样的致动器系统不够快也不够强大，不足以让机器人跳跃起来，他们还需要一个弹性元件储存能量来帮助机器人实现跳跃。

通常情况下，研究人员会考虑设计一个有弹性的腿，但Boxing Wang表示，在他的实验室里，没有人确切知道要如何设计这样的腿。即使是设计出了这样的腿，如果没能让机器人跳跃起来，大家也很难判断出问题的是腿还是控制算法。“对于硬件，我们认为最好从一些可靠的东西开始，这些东西肯定不是问题的根源。” Boxing Wang说。

因此在利用蹦床的跳跃研究中，Boxing Wang和他的同事用到的只是一个蹦床和一个惯性导航系统（IMU），以及每只脚末端的小触觉开关，用来检测触地和起跳动作。此外，研究成员表示，让机器人在蹦床进行跳跃测试还有另一个好处：因为它的边缘比中心更硬，机器人会跳跃时倾向于把自己集中在蹦床中心上，所以在出现问题之前，研究人员可以通过机器人跳跃的变化得到一些预兆信息。另外，在刚性腿的蹦床上跳跃和在有弹性腿的硬地上跳跃具有相似性，它们之间的控制算法也是可以互相迁移的。

Boxing Wang表示，他们并不认为让四足机器人在蹦床上跳跃是一个突破，但这对原型测试很有用，尤其是对那些对四足跳跃控制感兴趣但手头没有合适机器人的人。

当问及为何要让机器人学会跳跃技能时，Boxing Wang说：跳跃机器人可应用的场景有很多。例如，一个能实现跳跃的四足机器人可以用来帮助设计能够奔跑的四足机器人。因为在跳跃和奔跑的活动中，都有机器人四足全部离地的情况发生。

Boxing Wang还提到跳跃式四足机器人的实际应用还包括行星探索，就像SpaceBok的设计目的一样。在低重力环境下，跳跃比走路更有效率，而且更容易越过障碍物。

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