川崎正在打造一个像马一样骑的机器人
快速阅读: 《奇点枢纽》消息，川崎发布概念设计“Corleo”，一款机器人马，旨在突破传统摩托车的移动限制。文章探讨其技术难点，包括步态控制、传感器应用及安全性，认为其潜力在于推动辅助设备发展，但仍面临诸多挑战。
川崎最近公布了一款由计算机生成的概念设计，名为“**Corleo**”的“机器人马”。一段视频展示了自动化机械马在山谷中奔跑、跨越河流、攀登山峰并跳过裂缝的画面。Corleo承诺提供高端的机器人解决方案，以带来革命性的移动体验。
川崎现有的摩托车只能在道路、小径和路径上行驶，但一款拥有腿的机器人却没有这些限制——它可以到达其他车辆无法进入的地方。然而，Corleo如何在确保安全的同时实现如此高的敏捷性和平衡能力，并且携带人类穿越自然环境呢？让我们深入探讨需要哪些技术才能实现这一目标。
### 机器人：复杂而精密的系统
机器人是一种复杂的机器，主要由两部分组成：身体和信息处理单元。身体的形态决定了机器人的功能，并配备了执行器（将能量转换为物理运动的设备）和传感器，分别用于与外界交互和理解环境。信息处理单元通常是一台计算机，它实施算法来处理来自传感器的数据，构建世界的表示，并根据特定任务确定要执行的操作。
简单的机器人，比如扫地机器人，已经满足了这些要求。它们的身体设计适合在家具下移动且不容易卡住（它们的平坦顶部还可以让猫咪搭个便车）。执行器是驱动轮子旋转和吸尘系统的电机。它们配备了碰撞传感器来检测碰撞，有些甚至有摄像头帮助它们理解环境。用户可以设置清洁计划，而吸尘机的计算机将决定最佳执行方式。
### Corleo：四足机器人的潜力
Corleo是一款四足机器人，这是最稳定的腿部机器人配置之一。四条腿看起来强壮且能够前后弯曲以跑步和跳跃。然而，它们似乎在称为“外展”和“内收”的动作上受到限制。如果我推你的右侧，你会打开左腿——这就是帮助你保持平衡的外展运动。内收是相反的动作——向身体中线移动。这可能是概念设计的局限性，但无论如何，Corleo需要这种关节活动以确保安全平稳的骑行。
接下来是执行器。与轮式车辆相比，腿部机器人需要持续平衡和支持自己的重量。它们还需要一定的悬架来缓冲骑手。它们需要足够强大以推动机器人的身体前进。除此之外，Corleo还将承载一个人。尽管目前这是可行的，例如Barry机器人或Unitree轮式机器人，但Corleo还旨在跳跃和跨越间隙。这将需要比之前示例更动态和更强的执行器。
### 控制系统与传感器
手动驾驶的汽车或摩托车不需要传感器或处理单元，因为驾驶员根据他们看到的内容来驾驶车辆。但机器人马需要更复杂的控制系统来决定如何移动腿，否则我们需要双手甚至双脚来驾驶它。自1940年代以来，步态控制一直是腿部机器人研究的活跃领域。研究人员已经证明，腿部机器可以在没有电机或传感器的情况下沿斜坡行走（这被称为被动步态）。
如果只使用本体感受传感器（告诉手机何时旋转屏幕的那种传感器）来控制平衡，这被称为盲动，因为它不依赖外部环境的信息。当机器人还使用外部传感器来确定如何行走时，这被称为感知步态。这就是Corleo所展示的内容。从发布的图片来看，我没有发现任何可见的摄像头或激光雷达。它们可能被隐藏了，但知道Corleo有办法“看到”前方的东西会让人感到安心。
### 技术挑战与未来展望
虽然它将由人工操作（因此不需要自主导航），但其步态系统需要传感器数据来确定如何踩在石头上或检测地形是否湿滑。它的传感器在不同环境条件下也应可靠。这对自动驾驶汽车而言已是巨大挑战。
Corleo只是一个概念，目前还不存在。作为一种产品，它承诺成为一种更强大的四轮摩托车。这可以为偏远地区的交通、旅游业、新兴爱好（对于负担得起的人来说）甚至体育开辟新的机会。但我对实现这样一个平台所暗示的技术进步更加兴奋。腿部机器人不一定需要像四足动物或类人形那样看起来。Wandercraft的个人外骨骼或Human in Motion Robotics的XoMotion等自平衡外骨骼是革命性地改变行动不便人士生活的腿部机器人。Corleo所暗示的技术进步可能对辅助设备的发展大有裨益，使残疾用户能够实现独立生活。
当前腿部机器人技术的进步表明，川崎提出的许多特性是可行的。但其他方面存在挑战：Corleo需要具备在野外行走、有效运行步态算法并实施车辆所需的安全标准的能力。这些都是合理尺寸机器人面临的主要障碍。如果你今天问我，我会不确定这是否能作为一个整体实现。我希望他们能证明我是错的。
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**作者简介：**
马蒂亚斯·马特马拉是牛津大学动态机器人系统小组的博士后研究员。他于2018年获得智利大学电气工程硕士学位，并于2023年在牛津大学获得基于视觉的腿部机器人导航博士学位。他的研究兴趣在于机器人自主的基础和系统——表征、感知、行动和学习，应用于野外作业机器人。不在实验室时，马蒂亚斯喜欢摄影、旅行、阅读以及在二手商店寻找奇怪且便宜的东西。
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