为什么机器人非要像动物一样？UCLA的新设计颠覆了传统四足模式

2019 年 9 月 11 日 机器之心

机器之心报道

机器之心编辑部

全球顶尖机器人实验室 RoMeLa 推出了一款能跑、能跳还会空手道的四足机器人——AlPHRED 2。与波士顿动力等公司的四足机器人不同，这款机器人的四足不分前后，而是对称排布在身体周围，能向各个方向走动。而且，它还能变身两足或三足机器人，空出来的脚（手）可以用来劈木板。

先来看一下这个机器人的走姿：

ALPHRED 2 C 位出道，后面跟着研发小弟。

跳着走也不在话下：

跳起来险些按不住：

这款机器人共有四条腿，可以实现四足、三足甚至两足的行走模式，三足或两足模式下空出来的腿可以充当胳膊，完成空手劈木板等动作。

对称的四足设计

这款 ALPHRED 2 的前身是在 IROS 2018 上亮相的 ALPHARED。两款机器人的腿都是沿中央竖轴对称分布，这种设计意味着该机器人的腿不分前后，想往哪个方向走都不成问题。

研究类人机器人一直是研究者的目标，但 RoMeLa 团队指出，类人机器人进展非常缓慢，而且价格昂贵、性能不稳定。人在行走时会通过身体的摆动保持平衡，同时身体向着前进的方向倾斜，因此不容易摔倒。但机器人通常不会这么走路，因此很容易摔倒。

传统的四足机器人（如 Spot 或 Laikago）也能向侧面或后方移动，但它们四足的分布决定了只能在某个方向上的移动比较高效。还有一些需要倒着下楼梯。ANYmal 机器人要灵活一点，因为它的膝盖可以转动，但它仍然是传统的前后腿式设计。

ALPHRED 2 轴对称的四足设计极大地增加了机器人的稳定性，可以实现 1.5m/s 的稳定行走速度。

而且，它也能用两条腿或三条腿走路。

两条腿走路的时候，空出来的其余两条腿则充当胳膊。而且，它两条腿的分布方式也不同于人类，不过这种走法现在还不太稳健。

两腿行走模式，可以搬运东西。

三条腿走路的时候，一条腿拿来当胳膊。这种走法更加稳定，机器人可以完成按按钮、敲门、摧毁物件等任务。

三腿行走模式，可以完成按按钮、敲门等动作。

此外，ALPHRED 2 底下的被动轮也很有用，可以让它利用自己的四肢快速行动。

此外，这款机器人令人惊艳的性能也离不开 RoMeLa 定制的致动器，他们称之为 BEAR（Back-Drivable Electromechanical Actuator for Robots）。其中有可选的液冷马达，能够感知本体，包括直流马达、单级 10:1 行星齿轮变速器以及通过外壳后部的通道，冷却剂可以泵入其中。致动器的峰值扭矩是 32 牛米，连续扭矩约为 8 牛米，装有被动空气冷却。随着液冷的进行，连续扭矩跃升至 21 牛米。在上面几幅动图中，ALPHRED 2 甚至没有运行液冷系统，这表明它具有更高的持续性能。

ALPHRED 之父和他的 RoMeLa 实验室

这款机器人由加州大学洛杉矶分校机械与航天工程系的 ReMeLa 实验室打造。该实验室创始人 Dennis Hong 博士是该校的一名教授，2002 年在普渡大学获得博士学位，主攻机器人的运动和操纵、自动驾驶汽车和人形机器人。《华盛顿邮报》称其为「机器人界达芬奇」。