豐富多樣的機器人，且看美國智能機器人技術(shù)應用
目前，智能無(wú)人系統種類(lèi)多樣，類(lèi)型豐富。主要包括空中飛行的無(wú)人機、飛艇，地面上作業(yè)的機器人、自主地面車(chē)輛，水中的無(wú)人潛航器、水下機器人等三大類(lèi)，還有空間站機器人、微型衛星、工業(yè)機械臂等眾多旁支。目前，隨著(zhù)智能化無(wú)人系統的概念的普及、傳感器和微型處理器技術(shù)的發(fā)展，智能無(wú)人系統已開(kāi)始在社會(huì )生活中嶄露頭角，大大地推動(dòng)了信息融合技術(shù)的研究和應用。美國研究人員開(kāi)發(fā)的“大狗”（BigDog）機器人便是其中一例。
戰場(chǎng)上的“大狗”機器人
在戰場(chǎng)上，當美軍在對堅固設防區實(shí)施有準備的進(jìn)攻作戰時(shí)，會(huì )動(dòng)用偵察車(chē)、夜視器材、雷達、地面傳感器等，必要時(shí)使用巷戰的智能機器人、無(wú)人駕駛偵察機、高級電子傳感器等。這款“大狗”機器人，便是由美國波士頓動(dòng)力學(xué)工程公司專(zhuān)為美國軍隊設計研發(fā)的。研發(fā)成功后，到2015年，“大狗”機器人就已經(jīng)進(jìn)入了阿富汗地區開(kāi)展試驗，對機器人和士兵的協(xié)同作戰功能進(jìn)行了初步驗證。
作為形似機械狗的四足機器人，“大狗”機器人體重和大型犬相當，在交通不便的地區能夠為士兵運送彈藥、食物和其他物品，能夠行走和奔跑，還可跨越一定高度的障礙物。
大狗機器人身上的傳感器類(lèi)型
據了解，“大狗”機器人總共安裝有約50個(gè)傳感器，這些傳感器能夠用于監測車(chē)身的姿態(tài)與加速、關(guān)節的運動(dòng)和力度、發(fā)動(dòng)機的轉速和內部機械裝置的溫度和液壓。
“大狗”機器人頭部立體攝像系統可提供精確的三維地形圖，姿態(tài)傳感器能提供當前的姿態(tài)和加速度，而壓力、位置傳感器則可反饋關(guān)節當前的運動(dòng)狀態(tài)和余量，溫度、壓力傳感器還可以監測系統的健康狀態(tài)。這樣一來(lái)，多種傳感器收集到的信息全部傳遞回“大腦”后，通過(guò)信息融合算法，經(jīng)過(guò)類(lèi)似人腦的處理過(guò)程，“大狗”便可以作出正確的指揮。
在實(shí)際操作中，“大狗”機器人最大的特點(diǎn)是，能夠展示以多種運動(dòng)方式與速度運動(dòng)?！按蠊贰睓C器人通過(guò)控制它的四條腿，能夠站起來(lái)，蹲下去，爬行，小跑，甚至快速跳躍前進(jìn)。這一連串的動(dòng)作，離不開(kāi)它身體和腿部的智能化構造與感知系統。
體內裝有汽油發(fā)動(dòng)機提供全身動(dòng)力
具體來(lái)說(shuō)，“大狗”的身體是一種鋼架結構，內裝有圓筒形汽油發(fā)動(dòng)機，來(lái)為“大狗”的水壓系統、電腦和慣性測算單元(IMU)提供動(dòng)力。其中，慣性測算單元是機器狗的重要組成部分，它使用光纖激光陀螺儀和一組加速器跟蹤機器狗的運動(dòng)和位置。這些裝置與四條腿一起發(fā)揮作用，就可以使它邁出準確的步伐。
為與人類(lèi)行走的速度一致，它還采用了一種動(dòng)態(tài)平衡小跑步態(tài)，即利用橫向速度與加速度來(lái)保持平衡。通過(guò)一些慣性傳感器與控制系統精確控制分配給各條腿的運動(dòng)力量和地面反應力量，來(lái)優(yōu)化它的負重能力。
大狗關(guān)節裝有傳感器，負責測量力量和位置，探測地勢變化
腿部關(guān)節利用傳感器探測地勢變化
談到大狗的腿部，它的腿由鋁制成，每條腿有三個(gè)靠傳動(dòng)裝置提供動(dòng)力的關(guān)節，并有一個(gè)“彈性”關(guān)節，利用水壓刺激器，電腦每秒可以重新將關(guān)節配置500次。關(guān)節上裝有傳感器，負責測量力量和位置，探測地勢變化，電腦參照這些數據，結合從慣性測算單元獲得的信息，確定四條腿應該是抬起還是放下，向右走還是向左走。通過(guò)調整關(guān)節的水壓液體的流動(dòng)，電腦可以將每一只爪子準確地放下。
例如，如果有一條腿比預期更早地碰到了地面，計算機就會(huì )認為它可能踩到了巖石或是山坡，然后“大狗”機器人就會(huì )相應地調節自己的步伐。而當遭到外界“騷擾”時(shí)，例如踹它一腳時(shí)，“大狗”的主動(dòng)平衡性使其可以保持穩定。
朱先生