卡内基梅隆大学的研究人员开发了一种开源软件,使腿机器人能够更灵活地移动。
机器人可以帮助人类完成诸如协助灾难恢复工作或监测环境等任务。在四足动物的情况下,机器人用四条腿行走,它们的机动性需要许多软件组件无缝地协同工作。大多数研究人员必须花费大量时间开发较低级别的基础设施,而不是专注于高级行为。
亚伦·约翰逊在卡内基梅隆大学工程学院机器人机械实验室的团队亲身经历了这些挫折。研究人员经常不得不依靠简单的模型来进行工作,因为现有的软件解决方案不是开源的,没有提供模块化框架,并且缺乏端到端的功能。
机械工程副教授约翰逊和他的团队设计了自己的运动软件堆栈Quad SDK,这是一个用于敏捷四足运动的全堆栈框架。
该设计可以简化各地机器人专家的开发过程,因为它使用开源许可证,这意味着该软件可以根据用户的意愿使用和修改。Quad SDK随时可用,因此研究人员不必担心工具和基础设施的实现;相反,他们可以正确地处理行为和应用程序。
与其他选项不同,Quad SDK还与机器人操作系统(ROS)兼容。ROS是一个介于硬件和软件之间的中间件,它允许系统的不同部分相互通信。例如,如果机器人在其路径上感应到障碍物,需要将信息从其感知模块传输到决策模块,则ROS将启用该通信。想象一个不使用iOS或Android的应用程序鈥攊当一切都在一起工作时,事情就简单多了。
移动是一个分层问题,正如团队成员兼博士生阿达兰·塔吉巴赫什(Ardalan Tajbakhsh)所描述的:“为了在机器人上做任何有意义的事情,你需要让许多组件无缝地协同工作。”Quad SDK为机器人学研究人员和开发人员提供了一个框架,让他们将精力集中在核心算法上,而不是软件工具和基础设施上。
其他软件包非常擅长解决一个组件,如运动规划,但关键是要有端到端的框架,为执行高质量机器人研究提供必要的算法、工具和基础设施。
Quad SDK是全栈的,这意味着它包含影响四足动物运动的每一层次,从全局规划开始。一层位于堆栈的顶部;Tajbakhsh将其与谷歌地图进行了比较,因为它选择了机器人到达目的地的大致位置。下一层,本地规划器,决定路线的细节,比如机器人应该把脚放在哪里。这最终形成了第三层,机器人驱动器,它向四足动物的关节发送命令以执行所需的运动。
自Quad SDK在2022年IEEE机器人与自动化国际会议(ICRA)腿机器人研讨会上获得最佳论文奖以来的几周里,人们一直要求使用它,这是其解决方案有多有用以及开源格式如何吸引机器人界合作的一个指标。