【我的“铁哥们”趁我不注意学会了醉拳?】想必大家都看了春晚,扫堂腿、空翻、醉拳等高难度武术动作成功被机器人复刻。那这些动作是如何实现的呢?
首先是机器人如何进行精准有力的运动。当给机器人一个目标动作和位置时,机器人会从最终结果计算出当前最优的运动方式,这个过程叫做逆运动学。人形机器人需要计算其各关节运动角度,并不断地优化运动动作。
人类发力靠肌肉收缩,机器人发力靠电机。在武术动作中,机器人借助自身电机的高扭矩模拟人体肌肉的高爆发力,便能够轻易实现高难度动作。
其次是机器人如何保持运动后的平衡。我们在重心不稳时,会向倾斜方向跨步以保持身体的平衡,这是我们进化来的本能反应,而机器人没有这个本能,它需要依靠算法来模拟。
仔细看节目中机器人的武术动作,有些机器人在落地后会有一个小小的“垫步”动作,这是机器人在调整重心的过程。机器人会利用零力矩点控制,时刻检测自己的重心位置。
如果发现重心不稳偏离了支撑面,控制系统会在几毫秒内计算出最优策略并迅速调整姿态。整个调整过程非常快,几乎不影响后续动作的进行。(中科院物理所)中国科普博览

