能爬墙丶能 "飞檐走壁" 垂直行进!迪士尼推出全能车型机器人 VertiGo

 

 

瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)近期与迪士尼苏黎世研究部门(Disney Research Zürich)合作,开发出不但能在地面水平前进,遇到墙面也能轻松自动转换模式「飞檐走壁」丶在垂直墙面奔驰如履平地的车型机器人 VertiGo。

 

VertiGo 由两具螺旋桨及四个轮子所组成,外表有点像是旋翼无人机与遥控车的结合,它其中一对车轮除前进外亦可任意转向,便於绕行丶避开路途中的各种障碍;两具螺旋桨则各拥有 2 自由度,能够自由倾斜,以提供爬上墙面的推力,并时时调整推力的角度。

 

 

 

 

 

研究团队表示:「VertiGo 机器人的设计关键,在於如何将螺旋桨输出的推进力与车身重量之间的比例极大化。我们首先从组装材料下功夫,以碳纤维打造 VertiGo 的底盘,再用碳纤维杆及 3D 列印零件构筑较为复杂的立体结构,像是镂空车轮本身和每个轮子的独立悬架。」

 

「... VertiGo 的两具螺旋桨各自藉由两圈『万向支架』(注:或称「常平架」,即 gimbal,在欧洲亦称 Cardan Suspension,这是一种在枢轴上转动的圆形支架,用以辅助中心机体能维持绕着同一根轴线旋转不变,以保持机身平衡)架在底盘上,而万向支架上配备的伺服马达则让内圈丶外圈能够独立旋转,不会互相干扰。靠着这样的动力结构,就能够产出足以让 VertiGo 机器人在平地丶在垂直墙面上奔驰的推力,理论上它甚至可以在天花板上倒吊前进。」

 

 

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值得一提的是,跟坊间一般四驱车不同,VertiGo 的四个车轮都没有任何驱动功能;整辆车唯一的动能来源就是那两具可任意倾斜的螺旋桨,藉由它们在俯仰轴(pitch axis,负责让机头上下抬动)丶翻滚轴(roll axis,负责让飞行器沿机翼水平轴进行旋转)双轴上的灵活移动,持续引导推动力与车身驾驶的方向。

 

当 VertiGo 准备爬墙时,後方螺旋桨会提供往前贴近墙面的推力,而前方螺旋桨则会顺势向上倾斜,制造朝上方推移的动力,如此一来,VertiGo 便会垂直翻转,并藉由惯性不断往上冲。由於它的吸附力并非来自於一般爬墙机器人的吸盘或黏胶,而是靠着自身螺旋桨产生的力量,不断将墙面推进,因此它所攀附的垂直墙面,其表面不管多粗糙或光滑,都不会影响它的高速行进,也因此大幅提升了小型机器人在都市丛林间的活动范围与能力。

 

 

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当下的机器人研发相当重视机器人的环境适应力与操纵使用上的弹性,多形态移动(multi-modal locomotion)已成不可忽视的大趋势。迪士尼研究部门领导这项研究的 Paul Beardsley 博士透露,未来迪士尼除了将 VertiGo 推广至墙面互动游戏(例如:在黑暗中让多辆安装上不同颜色灯光的 VertiGo 展开追逐)之外,也极为可能将这项技术拓展到日常实际应用上,用以开发新的机器人动力装置或模式,十分令人期待。

 

 

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