仿生机器人有多抢手？

近几年ICRA、IROS、ROBOMECH、T-RO、T-MRB等顶会、顶刊的科研成果能够阐明这一点。

兼多职的波士顿动力打工狗、和特斯拉飙车的ANYMAL四足机器人、绘声绘色的普渡大学蜂鸟机器人，可用于救灾的伍斯特理工蛇形机器人……国外仿生机器人研讨层出不穷。

国内有像鸟相同穿过树林的浙大无人机、打卡地球最深海沟的仿狮子鱼机器人、哈工大仿象鼻柔性机器人、可用于海洋生物勘探的北航?鱼机器人……这些响当当的存在，都曾登上顶刊封面，为咱们脍炙人口。

纵观仿生机器人开展史，从前期对生物外形的仿照，到举动的仿照，再到现在运用传感器和数据交融技能来对环境的改变做出正确的判别和反响，然后适应环境的改变，正一步步朝着智能化的方向开展。

那么仿生机器人是怎么学习动物的运动特性、输出数据验证其功能以及取得位姿数据反应的呢？

▍国外前沿科技成果及动捕效果

一种简略且有用的办法，便是选用动作捕捉计划。

让咱们先从国外各大顶尖高校的事例中，来看看动作捕捉都是怎么被运用的。

先看近几年很常见的仿生多足机器人，2021ICRA会议现场，各家腿足式机器人齐聚露脸，好不热烈。

苏黎世联邦理工

苏黎世联邦理工学院的研讨人员开发了一种用于星际探究的跳动四足机器人spacebok。这个机器人能够像跳羚相同四足腾空跳动。研讨人员还开发了一种新的办法操控该机器人，能够仅运用四肢完成准确的跳动和着陆。

在实践运用中，机器人会运用机载传感器获取数据。因为这个试验首要重视机器人的运动操控，所以运用了光学动作捕捉体系盯梢机器人，获取机器人的高精度的方位、姿势、速度数据，用于状况估量，相当于简化了试验流程。

扑翼机器人也是仿生机器人范畴一类重要方向。

仿生扑翼飞翔器集仿生学、空气动力学剖析、机械结构剖析、动力、通讯、操控等多学科穿插技能于一身，下面咱们来看看详细研讨。

西班牙塞维利亚大学

遭到鹰的启示，塞维利亚大学的研讨人员开发了一个扑翼机器人E-Flap，能够满意100%有用载荷。

因为该阶段首要是验证机器人的结构和飞翔操控功能，扑翼机上没有搭载过多的传感器，需求运用外置设备获取方位信息。

试验中运用光学动作捕捉体系对扑翼机进行定位，数据传输至机载电脑进行飞翔操控。能够看到，不同负载下飞翔轨道以及视点改变由动作捕捉体系进行收集。

作为仿生机器人的一项重要分支，蛇形机器人的易于假装、隐蔽性高、结构严密和高集成化的特色，使其能够满意侦查、巡查等军事需求。

伍斯特理工学院

伍斯特理工学院的研讨人员树立了一种多物理场环境下高度拟真的气动软体蛇形机器人仿真模型。经过什物机器人验证仿真模型的准确性。

试验中，动做捕捉体系用来获取准静态时机器蛇的曲折视点以及运动时的运动轨道，作为仿真成果的参阅值。

再来说所仿生机械臂，有些场所杂乱没有满意的移动空间则需求更为灵敏的机器人完成抓取。自然界中象鼻、章鱼爪、蛇等生物结构都为接连体机器人的开发供给了参阅。

帝国理工

帝国理工学院的研讨人员开发了一种开源的三段接连机器人机械手。这个机器人体系由低成本现成组件构成，包含CAD文件和源代码等在内的内容彻底开源。

为了点评机器人的功能，研讨人员在机械臂结尾张贴了一个反光标识点，运用动作捕捉体系来盯梢记载机器人可探究的作业空间，成果表明半球作业空间中点的均匀分布。

▍国内前沿科技成果及动捕效果

在国内，有许多高校和科研院所运用稳定性高的亚毫米级精度光学动作捕捉体系收集被捕捉方针的运动全过程。

作为机器人体系功能验证的参阅真值，这样的动作捕捉体系可运用于微创手术机器人、多足、扑翼以及水下的仿生海豚机器人等。

咱们相同从多足机器人、扑翼机器人、蛇形机器人、仿生机械臂这几类常见的仿生机器人中各举一例来要点介绍。

上海交大

以顶峰教授为带头人的上海交通大学智能行走作业机器人研讨中心团队，致力于多足机器人方面的研讨。该团队首要对多足机器人在不同环境下的交互、步态进行剖析，树立途径规划、自适应操控、稳定性断定以及上下楼梯各腿间的数据和谐，在研讨过程中需求对机器人的六足进行校准标定。

该团队终究挑选了NOKOV衡量光学三维动作捕捉体系，希望以此进行准确的标定数据收集。在长9米宽6米的空间内，架设了8个Mars 2H动作捕捉镜头，经过捕捉机器人“躯干”和“四肢”的关节上的反光标志点，以60Hz的采样频率进行了机器人运动过程中的动作收集，得到各反光标志点三维空间坐标。

这些数据能够经过实时的办法进行播送，经过动作捕捉体系自带的SDK，机器人团队以此可进行二次开发以进行实时的剖析和反应，得以承认六足机器人各足的姿势，完成六足的校准标定以及各腿间的动作和谐。

除了该团队，山东大学、天津大学等高校也正运用动作捕捉体系进行多足机器人的操控剖析相关试验。

哈工大

哈尔滨工业大学（深圳）徐文福教师团队，为了获取更大空间内仿生扑翼飞翔器的飞翔方位和姿势，在NOKOV衡量燕郊动捕试验室进行仿生扑翼飞翔器飞翔试验。考虑到试验捕捉空间大、精度要求高，扑翼飞翔器上张贴自动marker。

山东大学、北京科技大学等高校的扑翼机器人团队也正运用该动作捕捉体系进行相关研讨。

我国矿大

我国矿业大学唐超权教授带领的课题组开发了一款蛇形机器人，用于替代人工进行高空电缆巡检。该蛇形机器人由9个相同的关节、一个集操控体系与供电一体的模块和头部的感应器组成。

为了使蛇形机器人有必定的自主性，机器人搭载了丰厚的传感器。机器人需求运用惯性传感器的信息有用估量本身的状况，因而各个关节姿势操控和姿势解算就成为了机器人规划的要害。

为此，我国矿业大学运用了NOKOV衡量光学动作捕捉体系来捕捉机器人的关节运动。该体系运用8个Mars 2H红外光学动作捕捉镜头，捕捉固定在蛇形机器人各关节上Marker符号点，然后获取蛇形机器人运动过程中每个关节的方位坐标和视点改变，作为参阅量。经过将惯性传感器信息交融后解算出的位姿和动作捕捉体系获取的位姿数据进行比照，验证了算法的有用性。

吉林大学

吉林大学机械与航天工程学院的冯美教师团队从力平衡的视点，提出了一种具有稳定曲率的柔性手术器械的结构，能够快速准确呼应指令，满意实时手术的主从操控要求。为了验证该柔性手术器械在精密操作下的功能，研讨人员进行了原型机试验验证。

试验中选用NOKOV衡量光学动作捕捉体系实时获取主手（医师操控）和从动手术器械的运动轨道信息作为试验成果，将反光标志点别离固定在主手和器械的结尾执行器上。经过比照两条轨道重合度来验证体系功能。

试验得出柔性手术器械在 x、y 和 z 方向的预期和实践轨道的 RMSE 别离为 0.498、0.399 和 0.051。证明了该手术器械组织能够很好地在主从操作下进行精密操作。

航天检测、医疗导航等对定位精度要求较高的项目中，也能看到NOKOV光学动作捕捉体系的身影。

光学三维动作捕捉体系在自动化科研范畴，正发挥着越来越重要的效果：2021年的ICRA的1949篇论文中，688篇运用了光学三维动作捕捉体系（35.3%），比较2020年增加了75篇；2021年的IROS的1943篇论文中，625篇运用了光学三维动作捕捉体系（32.2%），比较2020年增加了68篇。相形之下，2020年我国自动化大会的1768篇论文中，仅46篇运用了光学动作捕捉体系（2.6%）。