USC 的小狗

我以前在卡內機修課的一個老師也有做Little Dog，他說只要直接用馬達的扭力回饋訊號（電流）作為控制的回授，配合動力學模型，就可以達成不用加上腳底的壓力感測器也可走過各種障礙。在期末專題的時候有個學生想要讓Little Dog只用後腳站立，理論推算起來應該是可行，不過實際做起來問題還不少，像是從趴著時如何產生足夠的扭力讓身體直立。最後還是沒能夠讓他站起來，而這個學生拿到一個【未完成】的學期成績，得要暑假繼續做完。

至於身上的疣其實是Motion Capture的反光球，用來作為位置回饋用的。他們的研究好像分幾個階段，有的階段是有全部的地形數位化模型，用來給寫程式的人模擬實際走的情況，也就是影片最後電腦動畫的部份，然後用Motion Capture擷取實際走的位置結果，與模擬的結果比較，用來修正控制參數用的。

至於Little Dog的大哥Big Dog，我之前剛好跟那個老師聊到這個，他說Big Dog身上用的全是油壓系統，所以有辦法產生夠大的力，另外在影片裡面他最佩服的一點就是Big Dog一腳踩到一塊冰上滑了一下，一般的機器人馬上就跌倒了，Big Dog居然可以在下一步修正回來，他一直很好奇是什麼樣的控制理論可以做到這樣的補償。

回復 9# lucrece_lu

不敢當，我也還才剛開始接觸一些這方面的東西。我之前在卡內基做的研究主要是大腿動脈內流固混和的流體力學模擬最佳化，其中一個學期跑去修了個機器人中心的課，上課遇到一堆控制的理論都聽不懂，兩個禮拜就要交一個程式，最後還得做期末計畫，感覺那個學期好像沒有週末似的。而現在念的是卡內基隔壁的痞子堡大學的復健科學與科技系，我做的研究主要都是關於將機器人技術應用到電動輪椅方面，偶爾也會兼差做些手動輪椅用戶需要用到的東西。

附上一個之前學長們做的影片。這個遙控機器輪椅是設計給全身癱瘓、或是手臂手指肌肉力量虛弱、或是像腦性麻痺無法精確控制動作的輪椅用戶的。因為通常美國的保險只負擔四個小時的看護，早上來幫忙服事起床用早餐，打掃洗衣，之後一個下午就得一個人呆著看電視，萬一遙控器或是電話掉了，得要等到晚餐時，家人或鄰居來幫忙時才會發現，加上美國這裡很重視個人的獨立自主，所以盡可能地想要利用現有的機器人研究轉為可應用的科技，讓輪椅用戶可以意志上地獨力完成日常生活的活動。
[youtube]_bXv9pA-OvM[/youtube]

回復 11# mzw2008


    關於這一點，我記得我有問過他這個問題，加個感測器不就皆大歡喜嗎？那個大鬍子老師是這樣回答的，他說，

美國的機器人跟日本的機器人控制理論有很大的不同，日本以ZMP為主，也就是重心不超過跟地面接觸的範圍外，做出來的動作最經典的就是honda的asimo，走路時膝蓋一直都是彎著的，然後外型都很漂亮。美國的以MIT的單腳機器人為經典（其實他是MIT畢業的，故意吹噓自己學校），一個像是垃圾堆撿出來的東西，在原地跳來跳去，利用前一個動作的殘留的動態來計算下一個動作，所以像是Big Dog四隻腳會一直跺腳，就是基於這種控制方式。

目前看不出誰好誰壞，但是他認為人類的步態接近第二種，我們跨出一步後，會將後腳往前甩出去，在還沒落地前就已經將重心轉到前腳，再用同樣的方式交替，所以我們是利用後腳的重力產生類似單擺的動作甩到前面，然後因為重量由後面移到前面，變成前面重量增加，將上半身稍微前傾，重心便移到了前面。

扯了半天之後，他認為能用最少的感測器與低速的微處理器做到同樣的事情才是能夠讓機器人普及到各個家庭，因為這樣可以降低製造與測試的成本。

聽完似乎覺得也有他的道理，不過就算少用了幾個感測器，整台還是很貴啊。

回復 15# lakers3411
嗯，這個原因我倒是沒有想到，影片裡面看起來似乎是因為要跨出去的那隻腳必須要抬離地面，而必須要將膝蓋彎曲才不會撞到地面。

這兩天有空查了一下微基百科的ZMP資料，發現許多蠻有趣的想法，原來ZMP配合足底的壓力感測器可以逆推出接觸地面的那隻腳的適當關節角度，這樣可讓身體穩定又不會有多餘的力矩，但是看起來為了簡化運算的樣子似乎只算到踝關節就不繼續算了，也就是一但推算出的踝關節小於九十度的話，接下來能將身體調回直立的關節就是膝關節和髖關節，難怪之前那個老師會說膝蓋總是彎曲的，原來是針對簡化過的ZMP運算理論。不知道我這樣的理解是否正確？

http://en.wikipedia.org/wiki/Zero_Moment_Point

不過話說回來，想想現在用ZMP走路的機器人已經數不出有幾個了，這個老師的大弟子的機器人到現在也只能夠做到怎麼樣都推不倒以及拿個桌子不會掉下來，連跨出第一步都還不行，更別說走路了。

這是他的大弟子做的影片。雖然有點無聊，可是據那個老師說，目前還沒有其他的機器人可以做到推不倒，因為ZMP的限制的關係。另外跟人一起拿桌子是假想未來家庭服務型機器人跟主人一起搬傢俱等等狀況，機器人必須配合主人移動但又同時不能放開桌子。
[youtube]IO4cXd-P3hM[/youtube]
[youtube]CVE0kyV9mWU[/youtube]