問耕 發自 凹非寺

量子位 出品 | 公眾號 QbitAI

這是一個懸浮在空中的飛龍。

機器飛龍。

能變形的機器飛龍。

就像神話故事中的飛龍一樣，這個變形機器飛龍，沒有翅膀，但也能在空中穿行變化。

比如，像這樣在空中昂首挺立。

比如像這樣，在空中俯身盤踞。

是不是超厲害 ？沒錯，這個變形機器飛龍的相關研究，獲得了機器人領域頂級會議ICRA 2018的最佳無人機論文大獎。

這樣的一個機器飛龍，有什麼用？

前景巨大。對於機器人來說，想要幫助人類完成工作，通常體型都不能太小，但如果體型太大，又會面臨行動不靈活的問題。

這個機器飛龍，更好的解決了靈活性的問題。與地面機器人相比，能飛；與微型機器人相比，更強。

舉個例子。

比如想穿過一個洞口。盤踞狀態的飛龍，直徑0.8米，而洞口的寬度0.6米。怎麼辦？

簡單空中變形，然後像一條龍一樣，穿行而過。

就像下面三張動圖所展示的那樣。

飛龍解密

這個機器飛龍，出自東京大學JSK實驗室。

正式的名字叫：DRAGON。

這個名字其實是一個縮寫，全稱：Dual-rotor embedded multilink Robot with the

Ability of multi-deGree-of-freedom aerial transformatiON。

即：具有多自由度空中變形能力的雙旋翼嵌入式多連接機器人。

這個飛龍是一種模塊化的飛行機器人，每個模塊上都有一對涵道風扇推進器，可以驅動模塊在任意方向上移動。

所有的模塊通過電動鉸接連接，這個飛龍的神經中樞是一塊Intel Euclid，動力來自電池組，能夠提供三分鐘的飛行時間。

四個模塊組成一條飛龍。如下圖所示。

板載的IMU（慣性測量單元）和Intel Euclid組成飛行控制單元，每個模塊上都有一個分佈式的控制板（標記為neuron神經元），電子速度控制器（ESC）控制涵道風扇。

目前最多可以組成12個模塊相互連接的大飛龍。

當這個機器飛龍盤踞起來，首尾連接，可以形成一個“兩指夾持器”，也就是用首尾兩端拾起物體，就像兩根指頭那樣。

JSK實驗室成員Fan Shi把這個飛龍描述為：“硬件設計的突破，它以美麗的方式將涵道風扇驅動的操縱臂連接起來，組成空中機器人。”

背後作者

上面提到的Fan Shi是這個飛龍機器人的研究者之一。

實際上，在ICRA 2018上獲得最佳的那篇論文，作者團隊包括：Moju Zhao、Tomoki Anzai、Fan Shi、Xiangyu Chen、Kei Okada、Masayuki Inaba。

其中第一作者，是Moju Zhao（趙漠居）。

趙漠居2008年畢業於北京師範大學附屬中學，隨後前往日本東京大學學習，並在2018年獲得博士學位。

其實，這兩年趙漠居一直在研究飛行機器人。

去年他的研究成果，也是一個可變形的飛行機器人，只不過去年的方案，只能在二維空間變形，不像今年這個更加靈活。

當然，也別小看這個機器人，它也是很有實力的，也能搬動物體飛起來~

據介紹，東京大學JSK機器人研究室創建於1977年，40年來影響了日本與世界幾代機器人學者。

比方，這個實驗室前幾年推出了非常出名的人形機器人HRP-2等。源自這個實驗室的機器人公司SCHAFT，在2013年的美國DARPA機器人挑戰賽中獲得了冠軍，後被Google收購，然後又被軟銀買走。

論文

如果你對機器飛龍的論文感興趣， 傳送門在此：

https://ieeexplore.ieee.org/document/8258850/

Abstract:

In this letter, we introduce a novel transformable aerial robot called DRAGON, which is a dual-rotor-embedded multilink robot with the ability of multi-degree-of-freedom (DoF) aerial transformation. The new aerial robot can control the full pose in SE(3) regarding the center of gravity (CoG) of multilinks and can render the multi-DoF aerial transformation, which is accomplished by the original two-DoF force vectoring mechanism on each link called the dual-rotor gimbal module. The dynamics is derived on the basis of the special definition of CoG orientation, followed by a control method decoupled into thrust force control and rotor gimbal control. In the thrust force control, the minimum force norm is considered to avoid force saturation, and the rotor gimbal control method is developed to enhance both translational and rotational stabilities during hovering and large-scale aerial transformation. The prototype composed of four links is constructed, and associated preliminary experiments are performed. The feasibility of the novel mechanical design and the proposed control method for the aerial transformation is demonstrated.

— 完 —

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