大数据文摘制作人：Caleb随着汤加火山的喷发，越来越多的地区遭遇了洪水、地震等自然灾害。自然灾害频发，我们不能坐以待毙。要采取多种方式进行预警，做好灾后救援和重建工作。谈到灾后救援，机器人的作用就体现出来了。虽然像波士顿动力这样的机器人公司已经能够生产出完美且功能强大的人形机器人，但此类机器人仍然存在许多局限性和未开发的领域。也正是基于这一研究空白，位于意大利热那亚的IstitutoItalianodiTecnologia（IIT）的专家研发了一款可以携带喷气背包飞行的机器人iCub，正是用于在自然灾害发生后提供援助。iCub高3.4英寸，可以在飞行时控制力量和方向，以更好地到达人类或无人机无法到达的地方寻求支持。这不禁让人想起了钢铁侠。看这全副武装的模样，还真是有点气势。在飞行模拟中，由于推力难以直接测量，通常通过机载传感器收集的数据进行估算。但IIT团队最近提出了一个新的框架，可以估计未配备推力测量传感器的飞行多体系统的推力强度。该研究作为论文发表在IEEERoboticsandAutomationLetters上。能走能飞，iCub在中国等国家进行过测试据统计，全球每年发生约300起自然灾害，造成约9万人死亡，影响1.6亿人。对此，仿人机器人的作用十分有限，目前还没有成熟的能够在户外独立工作的仿人机器人。实验室负责人DanielePucci表示，“我们早在2016年就有制作飞行人形机器人的想法，主要开发能够在灾难场景中运作的机器人，比如在部分被毁的建筑物中进行救援。”最初，Pucci和他的同事们的主要目标是设计一个可以操纵物体、在地面上行走和飞行的机器人。但由于人形机器人本身既可以操纵物体又可以在地面上移动，因此该团队决定扩展人形机器人的能力，包括飞行，而不是开发一种全新的机器人结构。一旦有了推进引擎的支持，iCub不仅可以飞行、穿越不同类型的地形、克服沿途的障碍，还可以进行最基本的四肢爬行、行走和坐起，毕竟手的设计是为了“支持各种复杂的操作技能”。一旦着陆，iCub可以自行打开门窗并走进建筑物，检查是否有可能需要医疗救助或帮助逃生的幸存者。毕竟，据了解，这是“世界上为数不多的具有敏感的全身皮肤以处理与环境的安全物理交互的平台之一。”到目前为止，该实验室已经制造了40多个这样的机器人，并在欧洲、美国、韩国、新加坡、中国和日本的实验室对它们进行了测试。用于估计推力强度的两种信息来源最初，Pucci等人。试图为iCub提供在地面上保持身体平衡的能力，比如单脚站立。一旦他们实现了这一点，他们就开始致力于扩展机器人的运动技能，使其能够在空中飞行和移动。“据我们所知，我们是第一个提出飞行类人机器人的人，”Pucci说。“那篇论文显然只是在模拟环境中测试飞行控制器，但鉴于有希望的结果，我们开始设计iRonCub。Journey，这是我们最新论文中提出的第一个喷气动力人形机器人。”研究人员创建的推力估计框架大大简化了飞行机器人的设计并降低了制造成本，因为它不需要在推动机器人的每个喷气发动机上安装力传感器。该框架不是使用力传感器数据来估计推力，而是将两种不同的信息源组合到一个估计过程中。该框架使用的第一个信息来源来自一个模型，该模型将发送到喷气发动机的命令与产生的推力联系起来。这是一个数据驱动的模型，根据研究人员收集的数据进行训练。“我们首先建立一个临时实验装置，我们可以在其中放置喷气发动机并安全地进行实验。使用这个装置，我们从喷气发动机收集输入/输出数据，并选择描述发动机行为的模型，它也建立在我们以前的工作。”团队框架用于估算推力的第二个信息来源是整个机器人的所谓“质心动量”。“如果使用得当，这个值可以表征潜水员跳下悬崖的运动，也可以用来关联机器人起飞前后运动的原因（即推力）和影响（例如起飞的垂直加速度）。““我相信我们拥有实现这一里程碑的知识和意愿。”为了评估该框架的有效性，Pucci及其同事在新开发的机器人iRonCub上对其进行了测试。iRonCub是带有集成喷气发动机的iCub机器人的进化版。“对付喷气动力机器人并不是一件容易的事，因为喷气空气温度可能达到700摄氏度，空气速度可能具有超音速特性，流速约为1800公里/小时。为此，我们有制定了严格的实验程序和协议，同时仍需要克服与经典机器人研究相去甚远、更接近航空电子领域的挑战。”虽然研究人员目前只在他们的人形机器人iRonCub上测试了推力估计框架，但它也可以应用于其他具有不同身体结构的飞行机器人。这包括可重新配置的飞行机器人、可以改变形状或配置以执行特定操作的系统。“在任何情况下，估计推力的问题对于成功飞行都是至关重要的。此外，除了未来在类似灾难的情况下应用飞行人形机器人外，我们相信我们的工作可以应用于比飞行人形机器人更简单的情况。”设计，包括喷气动力飞行箱。”作为中期研究目标，Pucci的两位同事AffafMomin和HosameldinAwadalla计划使用人工智能和数据驱动的计算工具来改进他们创建的推力估计框架。他们的同事GiuseppeL'Erario随后将专注于将这些算法集成到控制器中，以统一机器人的行走、机动、奔跑、起飞和平飞策略。但在短期内，他们还需要专注于解决iRonCub的问题但Pucci对整个项目非常乐观，“我相信我们有足够的知识和意愿来实现这个重要的里程碑，这是迟早的事。”相关报道：https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-10414935/Iron-Man-style-robot-designed-search-terrain-natural-disasters.htmlhttps://designtaxi.com/news/417265/A-Flying-Humanoid-Robot-Is-Built-To-像复仇者一样从灾难中拯救人们/https://nerdist.com/article/icub-flying-humanoid-baby-robot-will-help-rescue-people/https://techxplore.com/news/2021-12-humanoid-robot.html?utm_source=DesignTAXI&utm_medium=DesignTAXI&utm_term=DesignTAXI&utm_content=DesignTAXI&utm_campaign=DesignTAXI
