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跳跃机器人

多年来,苏黎世联邦理工学院一直在研究机器人和智能系统领域的解决方案,这些系统可以在封闭空间内自主行动,并为此拥有自己的实验室--"自主系统实验室"。许多硕士和学士论文已经提出了不同的解决方案,如名为 "traloc "的蛇形搜索机器人。然而,研究的艺术不在于安于现状,而在于用不同的方法重塑自我,以便为可能更好地解决同一问题创造基础。因此,"开发一个在室内具有最大移动性和机动性的机器人",给出了一个听起来很熟悉,但却与众不同的主题。该任务还包括,机器人首先应该能够克服楼梯,其次能够在现场转弯,第三还能够通过紧凑的设计到达狭窄的空间。

九名学生聚在一起,组成了一个名为 "Ascento "的团队:指的是爬楼梯。作为技术基础,该团队决定采用一个在两条腿上带轮子的平衡系统。这应该允许紧凑的设计和在最狭小的空间内转动。这就留下了一个问题:如何用两个轮子来攀爬一个楼梯?通过跳跃!事实证明,看似简单的东西与平衡系统相结合是最大的挑战,因为几乎不存在任何可比较的机器人,因此团队在跳跃动力学方面进入了全新的领域。

仅仅跳跃也是不够的。为了能够在未知地形中自主移动,机器人需要了解自己的环境,包括现有的物体。根据该团队的计划,一台带有传感器和高端相机的计算机应该可以实现这一目标。更确切地说,两台工业相机作为一对立体相机,对环境进行三维捕捉。然而,在发生灾难的情况下,被毁坏的物体没有地图材料可用,因此机器人必须能够确定其位置并同时创建地图,这是一个典型的鸡生蛋蛋生鸡的问题。

这个问题在 "日常生活 "中比人们想象的更常见:机器人割草机、机器人吸尘器、无人机的空中监视、太空旅行中的陆地车辆、珊瑚礁监视、地雷勘探等等。出于这个原因,许多科学家已经处理了这个问题,并创造了SLAM算法(同步定位和绘图),这使得同时确定位置和创建地图成为可能。SLAM与摄像机和用于运动检测的惯性测量单元(IMU)相结合,使苏黎世联邦理工学院的学生能够利用视觉数据在空间中定位机器人。摄像机还以 "稀疏地图 "的形式记录机器人的周围环境,即数字地图,并在其中记录个别独特的方位点。由于这些,有可能识别出已经走过的路线。

学生们使用两台相机 mvBlueFOX-MLC200wG, 带有USB2.0接口的工业相机。小型相机可以很容易地集成,因为它们几乎不占用任何空间。通过数字接口,可以确保两台摄像机的同步(立体)记录。752 x 480像素的分辨率、每秒93帧的帧率以及800万像素的图像存储器为足够大的视场和无图像损失的可靠图像采集奠定了基础。