ETH Zurich公布了一款最新研究的四足机器人

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ETH Zurich公布了一款最新研究的四足机器人

写在前

我上一次分享的机器人是Boston Dynamics的Atlas和Handle这两款，近期瑞士苏黎世大学发布了一款自主式四足机器人平台“ANYmal”，它能够在多种复杂环境下自主移动并执行任务，其中对外公布的12秒的视频中 ANYmal 能自主使用电梯，非常厉害。

本文结构为：

1. 介绍

2. 系统框架

2.1 软硬件结构

2.2 核心技术

3. 实验结果

4. 应用

下面就来介绍它。

先导视频！！！

1. 介绍

腿式机器人的能够适应复杂多变的地形，能够跨越障碍物和沟壑，其多自由度和灵活性，能够主动调节身体姿态、高度，能够利用腿足操作，具有更强的稳定运动容错性，因此可以应用于从工业检查，崎岖地形交通到娱乐和动画等各种场景。

自2009年以来，ETH ANYbotics团队对腿式机器人技术的研究开发出四腿工业化机器人平台ANYmal，能够在具有挑战性的地形中自主移动和操作，同时与环境安全地进行交互。 作为一个多用途的机器人平台，它适用于工业室内或室外场所的检查和操作任务，适用于搜索和救援任务的自然地形或碎片区域，或应用在动画和娱乐舞台。

它的四条腿允许机器人爬行，行走，跑步，跳舞，跳跃，攀爬，携带 - 做出任何需要的动作，甚至更多。

能做出上面的“非人类”动作依靠于其核心的驱动关节，我们将会在第三部分对它进行介绍。

2. 系统框架

ETH Zurich 开发的新型机器人平台 ANYmal，可以检测环境，自主导航避障，可以爬上45°楼梯，机器人可以自己按下电梯并上楼。整机重10公斤。

2.1 软硬件结构

硬件：

650Wh 电池，3kg重，持续2h续航；

SLAM 由激光传感器Hokuyo UTM-30LX ，MTi-100 IMU，全景摄像头；

中间部分进行了防水级封装处理，有：三台intel NUC PCs，千兆wifi，电池模组，散热模块，控制模块等。

ANYmal的硬件组成

软件：

系统是低延迟内核的Ubuntu 14.04 + ROS

三台intel NUC分别执行环境检测、定位导航和路径规划，

ROS master运行在执行路径规划的电脑上；

控制器与传感器通过400Hz的CAN驱动实时通信。

ANYmal的通信框架

2.2 核心技术

Part1-System Description:

Part2-ANYDrive - Modular Joint Units:

Part3-Locomotion Control:

除开步态控制算法，ANYmal平台核心技术包括下面三个：ANYmal整体设计、ANYbalance核心控制器、ANYdrive关节驱动器。

ANYmal整体设计图

ANYdrive关节驱动器

这三部分的介绍，可以在官网上查找到

传送门：ANYbotics官网 https://www.anybotics.com/

3. 实验结果

文末有论文链接，请下载阅读。

A. 步行

B. 慢跑

C. 爬楼梯

4. 应用

视频更直观，请看：

复杂地形行走：

户外测绘:

救灾、巡逻：

这样的ANYmal不仅可以应用于灾害救援，还能协同工人进行作业，比如油气官网的检测等。它能携带使用超过2小时的电池以及光学和热成像摄像机、麦克风、气体检测传感器和照明等设备。而且在这样的情况下，ANYmal的整机重量仍小于30kg，只需要一个工人就可以运输并部署。

此外，官方罗列出的应用如下:

如果你有一款这样的机器人，你会用它来干嘛? 哈哈

干货：

附1，开发人员在2016年的IROS大会上报告视频：

http://v.youku.com/v_show/id_XMjg0NTE5MzI2OA==.html?spm=a2h0k.8191407.0.0&from=s1.8-1-1.2

附2，报告PPT（防和谐，链接去掉表情后下载）：

链接：https://pan.baidu.com/s/1-5pXAGg0ZnK4cvH_AGQssA 密码：cec1

附3，IROS2016 best paper论文：

ANYmal - A Highly Mobile and Dynamic Quadrupedal Robot

https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/118642/eth-49454-01.pdf?sequence=1

相关算法代码，ROS开发包：

1. Elevation Mapping- rough terrain navigation

https://github.com/ethz-asl/elevation_mapping

2. Grid Map – Universal grid map library for mobile robotic mapping

https://github.com/ethz-asl/grid_map

3. Legged State Estimator (LSE) library

https://bitbucket.org/ethz-asl-lr/c_lse

4. Free Gait – An Architecture for the Versatile Control of Legged Robots

https://github.com/leggedrobotics/free_gait

5. Kindr - Kinematics and Dynamics for Robotics

https://github.com/ethz-asl/kindr

6. Kindr ROS

https://github.com/ethz-asl/kindr_ros

7. Traversability Estimation

https://github.com/ethz-asl/traversability_estimation

参考资料

1. 官网：https://www.anybotics.com/

2. 论文：https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/118642/eth-49454-01.pdf?sequence=1

3. 代码：https://github.com/ethz-asl

本文由个人查阅、整理所写，架构于个人理解，欢迎评论。

原创文章，作者：王亚克。

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