Poppy-3D打印机器人

Poppy-3D打印机器人

最近,法国一个团队INRIA Flowers开发了一种3D打印的机器人Poppy,它的主要部件均通过3D打印生产。

通过它,他们希望能够对机器人与人类的交互进行研究。这款3D打印的机器人成本约11,000美元,仅相当于同等大小机器人的1/3,甚至比更小的机器人 Nao还要便宜。更为重要的是,它还是一个开源的机器人平台。

成本降低的一个重要原因在于轻质材料的选用,通过选用轻质材料,机器人本体重量更小,因而伺服电机也可以更小。Poopy高84cm,重量仅为3.5kg。与之相比,Sony的QRIO,高26cm,质量却达到7kg。

系统主要成本在于其所使用的25个伺服电机,包括21个高性能Dynamixel MX-28,2个MX-64和2个AX-12型伺服电机。其处理器采用Raspberry Pi,传感器包括16路力传感器,2个高清摄像头,1个麦克风,1个惯性测量单元。同时,Poppy的面部为一LCD显示屏,屏幕可以显示文字、图片,甚至其表情。

INRIA Flowers团队开发Poppy机器人的初衷在于市场上并没有一个成熟的机器人开发套件是仿生的。通过3D打印快速制作他们的机器人,Poppy可以改变传统的机器人设计思路。

首先,其引入了脊柱的概念,利用5个伺服电机构建了机器人的脊柱。脊柱的存在不仅使得Poppy能够更自然的运动,同时也可以辅助其维持姿态。另外,脊柱所增加的灵活性也可以帮助其与人类更好的进行交互。

其次,在膝盖处,他们使用弹簧连接下肢上部和下部关节。弹簧弹性能够帮助机器人的支撑腿在运动时保持平衡,而不需要额外的驱动电机。另外,由于采用了小型的足部和脚趾,Poppy的足部和脚趾能够在一定程度上弯曲,从而增大与地面接触面积。

另外,Poppy中配备了一款鞋子,鞋子上放置5个压力传感器,压力传感器可以为Poppy的步态控制提供大量有价值的信息。

弯曲的大腿(左)与直线腿部结构(右)

与传统机器人的另外一个区别在于其下肢上部(大腿部分),其可以沿着任意方向弯曲。尽管这样可以更好的模拟人体的骨骼,但是大部分的人形机器人仍然普遍采用直线腿部结构。通过大腿处的弯曲,机器人双足之间的距离将会缩短,从而使得机器人运动时,支撑脚更靠近机器人的重心,进而使得机器人在单腿直立和行走时,更加稳定。

INRIA团队开发了两个版本Poppy机器人,一个采用直立大腿,一个采用可以弯曲的大腿。实验结果显示,采用弯曲大腿的机器人在移动过程中腿部摆动更小,运动更为稳定。

但是,目前来看,Poppy机器人仍然需要人类的训练才能使其在运动时保持平衡。

INRIA团队希望将来Poppy能够依靠自己而不需要人类的训练便可以运动,同时,它们希望与其他实验室合作共同促进仿生机器人的发展。

下面是Poppy机器人的是个小视频。

vimeo.com/76917854

发布于 2016-05-18

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