北理工的仿生电子鼠会做灾后搜救了：载重物爬窄管不在话下，跌倒还能自己站起

狭窄弯曲的空间难以探测。

来自北京理工大学的机器鼠SQuRo给出了否定的答案。

它不仅能在狭小的空间内灵活行走，还能轻松完成各种动作并做出变化，如下蹲，起立，行走，爬行等。简直是应对突发灾害或狭窄管道的神器:

也可以在不到半个身长的小半径内快速转身，咬着尾巴360°转身:

甚至强壮到跌倒后能迅速站起来。

最重要的是，这只老鼠的负重能力还是很强的——目前它已经成功搬运了一个占自身体重91%的重物，并以20°的倾角穿过了田野。

大型四足机器人运输能力强，但无法进入狭窄空间，微型四足机器人虽然可以进入狭小的空间，但搬运重物的能力有限。

北京理工大学的研究成果已经发表在IEEE期刊上。

看到这款机器鼠出色的敏捷度和负载能力后，我们再来仔细看看！

灵感来自不怕狭窄角落的老鼠。

此前，很少有人为1kg以下的小型四足机器人设计多模态控制框架。

多模态控制是指伴随着系统的运行状态不断改变策略的控制方式可以实时选择最合适的控制算法，选择合适的时间进行切换，使系统更加稳定，准确，反应灵敏

由于规模的限制，小型机器人的硬件部件少，导致其感知能力低，处理能力弱。

此外，现有对机器人的研究主要集中在动态稳定性和机械约束方面，而忽略了与某些机器人相似的生物的运动特性。

研究人员发现，老鼠在各种狭窄复杂的环境中非常敏捷，所以它们准备从生物学的角度向它们学习。

首先通过x光片记录运动小鼠的骨骼结构，提取关键运动关节，建立四足机器人小鼠的基本模型。

小鼠的机器SQuRo体重为220g，与八周大的黑毛小鼠体重相近它的体长和真老鼠差不多

北京理工大学的团队还给了这款机器人鼠标一个多模态的运动规划和控制框架，使其能够感知和处理复杂的真实环境。

根据鼠标移动的三种能力设计基本结构。

根据X射线分析，研究小组发现，老鼠主要依靠这三个主要功能来组合并做出各种运动:

肢体运动

脊柱的屈曲和侧弯

颈椎运动

因此，研究人员为机器鼠配置了12个主动自由度和4个被动自由度，以模仿关节的弯曲，伸展和旋转。

自由度是独立变量的数量具体来说，如果总变量数为n，约束数为m，则自由度f = n—m

鼠标四肢的结构设计图如下:

图A和B分别是左前肢的机构运动图和骨骼模型结构，c是左后肢骨骼模型的侧视图。

与前肢相比，后肢的底部是更弯曲的杆，以提供更大的向前推力——这与小鼠主要依靠后肢产生推力的现象一致。

研究人员分析了老鼠的行为，发现它的转动动作是从头部逐渐施加到躯干，然后到臀部。

由于脊椎灵活，老鼠可以快速改变方向。

小鼠的颈椎由几段组成，第一段的旋转角度反映了头部与躯干的夹角。

在下面的关节旋转角度图中，有三个峰值，对应三个最明显的动作，分别是:颈椎屈伸，

前肢第二胸椎屈伸，第十三胸椎后肢屈伸。

因此，研究人员为脊柱配备了三个关于屈伸的主动自由度，用于机器鼠的正面转向运动。

由于在老鼠的日常活动中很少出现颈部转动，所以真实老鼠的颈部运动对探测机器人的设计意义不大。

研究人员为颈部屈伸配置了一个主动自由度，为颈部回缩配置了一个主动自由度，两者都位于头部和躯干的连接处。

老鼠有33个脊椎关节研究人员将后肢的屈伸关节设置在第22个关节处，类似于老鼠对应的关节位置

研究团队介绍

这项研究来自北京理工大学。

石清，北京理工大学教授，机电工程学院智能机器人研究所副所长北京理工大学本科和博士毕业，早稻田大学博士后他的主要研究方向是仿生机器人和生物机电一体化

该论文由石清导师黄强，中科院外籍院士福田赳夫，石清带领的仿生机器人团队共同完成。

研究小组的仿生老鼠被昆士兰大学的计算机教授Janet Wiles评价为达到了业界的SOTA水平。

该团队表示，未来将通过闭环控制和深入的动态分析，进一步提高机器老鼠的敏捷性，并有兴趣将其商业化。

你觉得这个机器鼠还能用在什么地方。

论文地址

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