立命館大學助理教授李龍川：基於共振現象準被動行走腿式機器人

2020-09-22 將門創投


本周為將門-TechBeat技術社區第244期線上Talk！也是ICRA 2020系列Talk第③彈！

北京時間9月23日(周三)晚8點，立命館大學機器人系特任助理教授—李龍川博士的Talk將準時在將門TechBeat技術社區開播！

他與大家分享的主題是: 「基於共振現象的準被動行走腿式機器人」。屆時將會介紹其最新研究成果——「準被動行走」，憑藉機械共振來實現的在水平路面的行走步態。


Talk·信息

▼

主題：基於共振現象的準被動行走腿式機器人

嘉賓：立命館大學機器人系特任助理教授

李龍川

時間：北京時間 9月23日 (周三) 20:00

地點：將門TechBeat技術社區

http://www.techbeat.net/


Talk·提綱

▼

被動行走是由McGeer教授提出的，模仿人類在下坡時的一種僅靠重力勢能與動能之間轉換，即可完成的步態。因為理論上沒有任何外界輸入，所以這一理念對於步行機器人的行走效率優化有深遠的意義和影響。但是在實際行走中，不可能做到無輸入。即使是在下坡時利用重力勢能，當不提供輸入時也只能生成單一的步態，無法改變速度、步幅，也就無法跨越障礙。因此，這一理念雖然很受步行機器人學者在理論上的認可，但是其在現實世界中卻很難真正得到有效的應用和推廣。

如果想把被動行走的理念進行泛化，最關鍵，也是最難的一點就是積極的利用系統的自然動力。也就是說，輸入對系統的影響應該和系統本身的能量轉換進行有效的耦合。受到自然界共振現象的啟發，本研究在不施加任何關節轉矩的前提下，為步行機器人安裝了一個額外的振子。利用機械振蕩來引起機器人行走的共振，從而通過對振子的控制來間接控制機器人的步態。

由於共振的步態在物理中屬於「被同步的極限環」(entrained limit cycle) ，於是我們利用「降相理論」 (phasereduction theory) 對于振子的振動波形進行了優化，使其能夠在保證行走效率的前提下，最大幅度的實現對步行機器人的控制。近兩年來，我們把這一機理應用到了多種步態的控制當中去。

本次Talk為大家介紹的「準被動行走」是我們最新提出的，憑藉機械共振來實現的在水平路面的行走步態。

本次分享的主要內容如下：

1. 背景介紹 (被動行走 共振現象)

2. 基於共振現象的無框輪控制

3. 基於降相理論 (phase reduction theory) 的最優化

4. 水平面腿式機器人的準被動行走 (Quasi-passive dynamic walking) 建模，控制與分析

5. 總結與展望


Talk·提問交流

▼

方式 ①

在本文留言區直接提出你的問題，或掃描下方二維碼提問！問題被選中的小夥伴們將獲得一個紅包獎勵！

快來提問啦！

方式 ②

在Talk界面下的【交流區】參與互動！留下你的打call和問題，和更多小夥伴們共同討論，說不定就被講者直接翻牌解答了呢！

你的每一次貢獻，我們都會給予你相應的i豆積分，近期還會有驚喜獎勵哦！

Talk·觀看方式

▼

掃描下方二維碼，

或登錄TechBeat官網 www.techbeat.net

一鍵完成預約！上線後會在第一時間收到通知哦~

嘉賓介紹

▼

石冠亞

加州理工學院計算與數學科學系在讀博士

石冠亞，本科畢業於清華大學，目前在加州理工學院計算與數學科學(CMS)系的控制與動力系統(CDS)方向攻讀博士學位。主要研究方向是控制理論和機器學習的結合，以及在真實世界複雜動力系統中的應用。他在ICRA、L4DC、NeurIPS、RAL等多個機器人、控制和機器學習的頂級會議/期刊發表論文十餘篇，研究成果多次被雅虎新聞、Import AI、Engadget、Caltech新聞等多家媒體報導。曾先後在商湯科技深度學習算法組和英偉達AI算法組實習。

更多詳情請見個人主頁：www.gshi.me

系列Talk

▼

第①彈

搜索啦～

關於TechBeat社區

▼

TechBeat(www.techbeat.net)是一個薈聚全球華人AI精英的成長社區。

我們希望為AI人才打造更專業的服務和體驗，加速並陪伴其學習成長。

期待這裡可以成為你學習AI前沿知識的高地，分享自己最新工作的沃土，在AI進階之路上的升級打怪的根據地！

相關焦點

  • 趙明國:基於自然動力學的機器人控制——無人駕駛自行車及被動行走
    近日，趙明國教授做了《基於自然動力學的機器人控制——無人駕駛自行車及被動行走》主題分享，詳細講述了團隊是如何利用天機芯實現自行車的自動駕駛，並介紹了背後生動有趣的被動行走理論。被動行走理論的前世今生這是一個帕金森患者，走路是有障礙，但是他的親屬發現上下樓梯的時候他行走沒有問題，跟正常人一樣，後面有一個很有意思的情況是他看到地上畫的樓梯後也可以正常走路了。實物機器人上也有人發現了混沌步態，這是日本一個被動的四足機器人，觀測發現了混沌步態的結果。清華力學系的博士生叫柳寧，他做的被動機器人也觀察到了分叉步態。
  • 藉助雷射技術，微型機器人得以「行走」
    來源：康奈爾大學由康奈爾大學領導的一項合作創造了首批結合了半導體組件的微型機器人，從而使它們能夠通過標準電子信號進行控制並使其行走。這些機器人的大小大約為草履蟲大小，為使用基於矽的情報構建甚至更複雜的版本提供了模板，可以批量生產，並且有一天可能會穿越人體組織和血液。
  • 華中科大熊蔡華教授團隊在人機共融的穿戴式機器人取得重要進展
    近日，美國電氣和電子工程師協會(IEEE)的旗艦雜誌《IEEE Spectrum》在線報導了華中科技大學數字製造裝備與技術國家重點實驗室熊蔡華教授團隊關於人機共融的穿戴式機器人穿戴式機器人作為輔助和增強人體行走能力的裝備，是開展這一重要科學研究的載體，承載了人機一體化裝備設計與製造的科學內涵，已成為當今美國和歐盟等發達國家優先發展的前沿研究領域。熊蔡華教授團隊針對如何減少人體負重行走代謝能消耗這一科學目標，以負重動力背包為載體開展了系統深入的研究。
  • 管道機器人的研究現狀及其展望
    國內也相繼開展了對管道機器人的研究，已基本達到了實際應用的水平。管道機器人按其行走方式主要可以分為輪式、履帶式、蠕動式、多足式等。按能源供給方式可以分為拖纜管道機器人和無纜管道機器人。1.2 國內管道機器人研究現狀瀋陽自動化研究所和日本立命館大學聯合研製了一種具有軸向和軸向探查功能的螺旋式管道機器人，提高了管道缺陷檢測的準確率和探測效率，解決了螺旋式管道機器人攜帶電纜易發生纏繞的問題。該管道機器人採用了可變約束驅動機構，利用單臺電機可以控制機器人的所有動作。
  • 通過脈衝雷射照射可使微型機器人「行走」
    江蘇雷射聯盟導讀：由康奈爾大學領導的一項合作創造了首批結合了半導體元件的微型機器人，從而使它們能夠通過標準電子信號進行控制並使其行走。這項合作由物理學教授Itai Cohen，Paul McEuen以及他們的前博士後研究員Marc Miskin領導，Marc Miskin現在是賓夕法尼亞大學的助理教授。
  • 4英寸矽片容納100萬個,康奈爾大學四腳機器人登Nature
    近日，在最新一期的《Nature》雜誌中，賓夕法尼亞大學電子與系統工程系助理教授 Marc Miskin 等人研究出一種電化學驅動設備，該設備能夠推動雷射控制的微型機器人通過液體，並且可以很容易地與微電子組件集成，以構建完全自主的微型機器人。
  • 4英寸矽片容納100萬個，康奈爾大學四腳機器人登Nature
    近日，在最新一期的《Nature》雜誌中，賓夕法尼亞大學電子與系統工程系助理教授 Marc Miskin 等人研究出一種電化學驅動設備，該設備能夠推動雷射控制的微型機器人通過液體，並且可以很容易地與微電子組件集成，以構建完全自主的微型機器人。
  • Google的新機器學習算法使得機器人自由了!還自己學會了行走!
    可靠和穩定的運動一直是有腿機器人最根本的挑戰之一。深度強化學習（深度RL）已成為一種有前途的自主開發此類控制策略的方法。最近，一個名為Rainbow Dash的機器人就用此方法自學了走路。這隻四腳機器只需要幾個小時就可以學會向前和向後行走，並在此過程中左右旋轉。
  • 雷射技術可使微型機器人"行走"
    來源：康奈爾大學康奈爾大學領導的合作公司創建了第一個集成半導體元件的微型機器人，允許它們通過標準電子信號進行控制並行走。這些機器人，大致相當於副物的大小，提供了一個模板，用於構建更複雜的版本，利用矽基智能，可以大規模生產，並可能有一天通過人體組織和血液旅行。
  • 哈佛這款47mg吸附機構讓微型機器人飛簷走壁,如履平地!
    導讀許多昆蟲在傾斜或者是翻轉的表面上有著令人稱奇的行走能力，然而這對於昆蟲大小的腿足機器人而言仍然是很大挑戰。假如在足端設計吸附部件，在行走過程中反覆的抬腿落腿會帶來很多問題，包括步態不穩定以及吸附力降低。因此需要特別設計攀爬步態，超凡的吸附能力，以及一些傳感和控制來保證機器人不會從傾斜的表面脫落。
  • 哈佛這款47mg吸附機構讓微型機器人飛簷走壁，如履平地
    假如在足端設計吸附部件，在行走過程中反覆的抬腿落腿會帶來很多問題，包括步態不穩定以及吸附力降低。因此需要特別設計攀爬步態，超凡的吸附能力，以及一些傳感和控制來保證機器人不會從傾斜的表面脫落。針對這個問題，來自哈佛大學的軟體和微型機器人實驗室（Soft and Microrobotics Lab）的研究者近期在國際著名機器人期刊《IEEE機器人與自動化通訊》（IEEE Robotics and Automation letter）發表一篇文章，提出了一種新的解決方案，即藉助在毫米尺度液體的毛吸現象和潤滑作用產生的吸附效應，設計了一塊僅重達47mg的被動吸附片，並將它安裝在一個1.4g的仿昆蟲微型四足機器人的
  • 完美世界教育籤約日本立命館大學致力中日遊戲文化傳承與創新
    完美世界教育與日本立命館大學正式籤訂戰略合作協議近年來，遊戲在中國、日本乃至全球的發展都極為快速，不僅成為各自國家文化產業的引領者，更成為全球文化交流最主要的載體。遊戲不僅為全球的玩家們構築了相互交流、了解的平臺。
  • 日本SGU項目:立命館大學政策科學GSPS申請條件是什麼?
    之前蔚藍留學老師介紹了立命館大學sgu項目中的政策科學研究科（GSPS）課程，主要有Public Policy（公共政策）、Environment and Development（環境與發展）、Social Management（社會管理），今天來介紹一下申請立命館大學政策科學GSPS
  • 可大規模製造的雷射脈衝控制的微電子集成微型機器人
    由康奈爾大學領導的一項合作創造了首批結合了半導體組件的微型機器人，從而使它們能夠通過標準電子信號進行控制並使其行走。這些機器人的大小大約為草履蟲大小，為使用基於矽的情報構建甚至更複雜的版本提供了模板，可以批量生產，並且有一天可能會穿越人體組織和血液。這項合作由物理學教授Itai Cohen，Paul McEuen，John A.
  • 近三百名中國新生進入日本立命館亞洲太平洋大學
    中國僑網消息：中文導報網報導，立命館亞洲太平洋大學(APU)的新生入學式於4月3日舉行，今年有以中國人為主的的291名留學生進入這所學校學習。許多來自中國的留學生選擇這所大學的主要原因是該校採用日語、英語雙語教學。　　今年進入該校大學及大學院(研究生院)的新生總數為993人，其中包括來自36個國家的291名留學生。
  • 日本立命館亞洲太平洋大學:金融學院強勢
    首先希望龐先生給各位網友介紹一下立命館亞洲太平洋大學專業上的特點，位於哪個城市，在日本大學的排名情況是怎樣的？　　龐志達【日本立命館亞洲太平洋大學招生部國際招生科科員】：我是立命館亞洲太平洋大學招生科的，現在主要負責中國的招生。我們這個大學是立命館大學教育集團在2000年在日本大豐縣別府市在九州地區所建立的一所國際性的大學，第一個最大的特點是國際性。
  • 日本立命館亞洲太平洋大學孔子學院舉辦春節聯歡
    中國僑網消息：據國家漢辦網站消息，日本立命館亞洲太平洋大學孔子學院於2月7日大年初一晚舉辦春節聯歡會。日本漢語教育學會會長、大阪大學教授古川裕，原大阪外國語大學校長、立命館亞太大學孔子學院顧問是永駿，孔子學院院長西川孝次以及當地居民、立命館亞太大學的教職員和學生等共150多人參加了聯歡會。　　孔子學院顧問是永駿首先介紹了大分縣與中國文化的淵源。
  • 日本立命館亞洲太平洋大學:國際教育與複合型人才的搖籃
    國際教育與複合型人才的搖籃 ——日本立命館亞洲太平洋大學 　　2011年的高考已經結束。今年全國參加高考人數933萬人，錄取人數675萬人，雙雙創歷史新高。而同時，今年大學畢業生的就業情況也依然不容樂觀。
  • 973計劃首席科學家高峰：六足腿式機器人的探月優勢 | CCF-GAIR 2020
    8月8日上午，在「機器人前沿專場」上，上海交通大學講席教授高峰進行了題為「探月足式飛躍機器人設計與控制」的演講。高峰教授是國家973計劃首席科學家、「國家傑出青年基金」獲得者。高峰教授的團隊在機器人設計上取得了豐碩的果實，團隊研製出了六足章魚機器人、染色體微操作機器人、巨型重載鍛造操作機器人等多項國家重點項目的成果。
  • 日本立命館大學人員透露 溫家寶明穿球衣打棒球
    立命館大學工作人員透露　　溫家寶明天穿球衣打棒球　　溫家寶總理13日下午將訪問日本立命館大學，與該校學生進行交流，立命館亞洲太平洋大學教師曲先生今天向本報透露了溫家寶總理立命館大學之行的部分細節，並說溫家寶總理將穿上該校棒球隊的制服