MIT 后空翻猎豹 Mini Cheetah 最新进展：采用全新控制策略，一秒跑出十倍体长

来源 | 机器人大讲堂

原创 | 张春宇

 

还记得四足里面的小可爱Mini Cheetah吗？

当时名不见经传的它，依靠一手完美的后空翻技惊四座。

又依靠自己小巧的外形俘获了众多吃瓜群众的心。

最关键的是Mini Cheetah使用改进自航模电机的执行器，致使Mini Cheetah的执行器硬件成本总计仅有3600美元，在零配件价格高企的机器人行业中，这一价格堪称天地良心。

                                         Mini Cheetah所使用的模块化低成本驱动器爆炸图

                                               Mini Cheetah腿部CAD图

这些特点使得Mini Cheetah一时间风头无量，成为四足机器人领域一颗闪亮的新星。

前不久，MIT又放出了一段关于Mini Cheetah的最新视频。视频中的Mini Cheetah越来越古灵精怪，惹得IEEE Spectrum的编辑在报导时直呼“想要”。

不仅解锁了灵活的新步态

而且跑步的速度越来越快

（当然最后也少不了例行的欺负机器人的环节）

经过数个月的优化，Mini Cheetah在原有的机械基础上，通过改进运动控制算法，将最高的运动速度提高到了原有的1.5倍，达到了惊人的3.7m/s。

对于这只体长不到40厘米的小家伙来说，这一速度相当之快，相当于在一秒钟以内，跑过了将近于10倍自己身长的距离。

这一速度，也使得Mini Cheetah在10KG以下的四足机器人中，夺得了最高速度的桂冠。

令Mini Cheetah进步神速的原因是什么呢？

在硬件方面，MIT的研究者们没有对Mini Cheetah进行任何的改进，而是为它开发了新小脑。

Mini Cheetah的原有控制方式是使用凸模型预测控制 Convex ModelPredictive Control(cMPC) ，通过使用高度简化的机器人动力学模型求解MPC问题，得到支撑足所受的地面反力，并对一个步态周期内的运动进行预测。

研究者们改进了这种从MIT Cheetah3延续下来的控制策略。提出了一种新的控制结构。

这种新的控制器由两部分组成，一部分沿用了原有的模型预测控制（Model predictive control），另一部分为整体控制（whole-body control）。

这一新控制方法是在原有的模型控制MPC的基础上，加入了改进的控制算法WBC。将原本仅由模型预测控制算法MPC所计算的运动反作用力，利用WBC进行修正后，得到电机的位置、速度、扭矩控制参数，再应用于机器人的关节控制。

在WBC的作用下，机器人不再死板地按照规划的足端轨迹执行，而是在满足MPC计算的反力的同时，尽可能控制机器的身体姿态和摆动腿，使得Mini Cheetah在运动的过程中，能够更好地协调身体的稳定性。

这一变化相当于原来的Mini Cheetah就像蹒跚学步的小朋友一样，因为害怕摔倒而不能走得很快。而现在在新的算法的帮助下，Mini Cheetah便可以走的又快又稳。

在文章中，MiniCheetah的研究者同时声称，由于新加入的WBC算法天生适合于应用于操纵类型的任务，在未来，他们计划给Mini Cheetah加上一个操纵手，是其同时具有运动与操纵的能力。说不定不久以后，一个头顶机械臂的Mini Cheetah就将闪亮登场。

除此之外，MIT的研究者还计划将这种控制策略加以推广，期望将其应用在到两足机器人的行走及跑步运动上。期待未来MIT的机器人团队和Mini Cheetah能够给我们带来更大的惊喜。

点此看视频 Mini Cheetah

Mini Cheetah后空翻视频：

Mini Cheetah后空翻视频

 

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