一款能够单次充电完成一场马拉松的四足机器人

《Nature》：A quadruped robot designed to complete a marathon on a single battery charge

　　

摘要

近年来，腿式机器人控制技术的进展拓展了四足机器人在现实场景中的应用潜力，例如灾区及山区的搜救行动¹。然而，实际部署受到单次充电续航里程有限的制约，而这一挑战又因机器人固有的结构特点而进一步加剧。与轮式机器人不同，四足机器人在关节处需持续消耗能量以支撑体重，并在间歇性的足–地接触过程中产生动能损失。此外，能量消耗的优化因多种物理效应之间的权衡取舍而变得复杂，需要一种涵盖硬件与软件组件的综合方法。此前的研究主要关注能量损失的孤立方面^3,4,5,6。本文展示了RAIBO2，这是一款通过对其整体能量损耗模型进行全面分析而开发的节能型四足机器人。其能效通过力透明、轻量化的机械硬件、低电阻电机驱动电路以及低能耗运动策略得以提升。RAIBO2仅用一次电池充电便完成了全程马拉松，耗时4小时19分52秒⁷，其运输总成本为0.25，优于人类基准值0.37。与现有四足机器人相比，RAIBO2的单次充电续航里程提升了三倍以上。这一能效突破为电池续航至关重要的户外长期应用场景铺平了道路。