全世界第一个会行走的竹节虫仿生机器人Hecttor

比勒费尔德大学（Bielefeld University）的一个研究小组成功的教会机器人怎么行走。里程碑式的第一步已经记录在一个视频中。这个机器人叫Hector，它的结构创意来自一只竹节虫。受昆虫的启发，Hector具有被动弹性关节和超轻的外骨骼。它最独特的地方在于它配置了大量的传感器，并根据仿生分散无功控制实现它的行走功能：Walknet。到2017年，卓越认知交互技术中心（CITEC）的一个重要项目中的行走机器人将拥有多种能力。

（弹性关节和六条腿的设计让它像竹节虫：Hector是同类仿生机器人中全世界唯一一个步行机器人。图片来源：比勒费尔德大学）

这个行走机器人是由生物机电工程研究小组设计制造的。未来，Hector会担任一个平台的角色，供生物学家和机器人专家测试关于动物运动的各种假设。一个关键问题是大量来自传感器的数据的融合，使得机器人可以比以前走得更自如。另一个关键问题是机器人通过弹性驱动器达到最佳的运动协调。

“Hector驱动器的弹性作用方式可以媲美生物系统中肌肉的作用方式，”Axel Schneider博士教授说。他目前在领导生物机电工程研究小组，并与生物系生物控制论部门的Volker Dürr博士教授一起协调CITEC项目。Schneider和他的团队开发了弹性关节驱动器，Hector有18个这样的关节。通过驱动器的仿生弹性，Hector可以灵活地适应它所行走的地形。 施耐德说：“但是，仅仅有弹性是不足以让Hector能在有障碍的自然环境中穿行的。我们面临的挑战是开发一个控制系统，该系统将协调机器人腿在艰难环境中的运动。”Schneider的同事Jan Paskarbeit负责开发和制造这个机器人。为了测试实验控制方法而又不损坏机器人，他还编程设定了Hector的虚拟版本。“为了让机器人能无困难行走，所有的子系统之间必须保持顺畅的通信，” Paskarbeit说。“否则，Hector有可能同时抬起多条腿，这将变得不稳定，还有可能会翻转。此外，当腿碰上障碍物时必须及时应对。通过落实攀爬物体的反射行为，我们已经解决了这个问题。”CITEC研究人员解释道。 在CITEC卓越中心，8个研究小组一起工作了3年以完成Hector的优化工作。这些科学家来自计算机科学、生物学、物理学以及工程学等领域。目前，研究人员正在将一个大范围传感器装在Hector的前部，把它当成是Hector的头。他们现在做出来的雏形有两个侧向摄像头和两个触角。无论是视觉系统还是触觉系统都是受到这些昆虫的启发，他们的工作场所和分辨率都跟这些动物模型相似。“现在还有一个重大的挑战找到一个有效的途径把大范围传感器、姿态传感器以及关节控制传感器集成在一起。如果能做到这一点，Hector将是一个理想的研究平台，”Volker Dürr说。