一跃而起

对很多机器人而言，台阶是一个无法跨越的障碍。一支来自苏黎世联邦理工学院 (ETH) 的年轻团队建造了一台检测车，能够以跳跃的方式轻松克服攀爬台阶这一难题。

设计团队为这款复杂的机器人取名为“Ascento”，这个团队由八名机械制造专业学生和一名电气工程专业学生组成。这台机器人拥有出众的本领：凭借两个轮子平稳行驶。相比四轮结构而言，两轮结构的技术难度明显更高，但“双足机器人”的运动性能更优，并且能够更好地适应不同的地形。

不仅如此，这九位未来工程师的首要目标在于让机器人跳跃。他们希望机器人能像袋鼠一样，强有力地向上跃起，然后凭借两个轮子平稳降落。“这样，机器人就可以驾驭楼梯和其他障碍物”，学生Florian Weber解释道。Ascento团队是在一个重点项目的框架内成立的。该项目的宗旨是让不同专业的本科学生将其理论知识应用到具体项目中——从最初构想到完成功能齐备的原型机。

左起：Ciro Salzmann、Marcus Vierneisel、Lionel Gulich、Florian Weber

Ascento的特别之处在于该结构属于倒立摆系统：重心位于轴的上方。其结果便是Ascento只有在连接电源并主动尝试通过轮子保持平衡时，才可以站直和行驶，就像人站立时需要持续消耗能量来保持平衡。Ascento类似于赛格威：车辆由两个位于同一轴上的轮子驱动，并需要一种可控的驱动装置技术来保持平衡。

左起：Florian Weber、Dominik Mannhart

Ascento的应用领域为楼宇中的检测机器人。比如说，可以运用在有倒塌危险或起火的建筑物内。内置摄像头可为建筑物外的救援人员提供大量宝贵信息。虽然针对这一应用已经有多种不同的机器人。然而：“一遇到上下楼梯，一些机器人便无法超越其极限”，九人重点小组中的另一名成员Marcus Vierneisel说。Ascento能够以人的行走速度上下楼梯。凭借轻质结构和两轮设计，Ascento能够比其他机器人更为灵活地运行。“较大型的机器人可与环境互动。但Ascento无法做到这一点”，机械制造专业的学生Lionel Gulich补充道。Ascento装备有传感器，因此可在短时间内检测大楼并对各个房间进行3D扫描。当然，目前的原型机还无法独立走完整座大楼。它必须完成的任务包括，在遥控下行驶到楼梯前，然后利用传感器自行测量并计算出跨越台阶需要怎样的跳跃高度和距离。“如果每一次跳跃都需要通过遥控装置进行操作，就太过繁琐、缓慢”，Florian Weber表示出他的顾虑。这样的话，Ascento便会被归入半自主式机器人类别中。

这一重点项目和Ascento原型机将来会不会发展为适合量产的检测机器人，现在还没有定论。但重点项目的首要目标并不在此，而是在于让苏黎世联邦理工学院的年轻学生们敢于着手尝试具体的项目，而不仅仅只是努力攻读理论知识。

无论在专业方面，还是资金方面，未来的工程师们均得到驱动装置专业公司maxon的大力支持，该项目属于maxon青年工程师计划 (YEP) 的一部分。Ascento主要由两台maxon EC 90 flat盘式电机驱动。该电机可提供963 mNm的转矩，其实远远超出在一个平面上行走的机器人的需求。但是当Ascento由于降落在狭窄的台阶上而需要保持平衡时，该电机的强劲动力便会发挥作用，因为此时需要较大并且能够精准控制的转矩。苏黎世联邦理工学院的学生们选择了无框型电机。这种电机在供货时的转子和定子之间相互分离，并且不带输出轴。将电机整合到一个系统内之后，才将转子和定子相互接合。也正是在机器人领域，人们大多将maxon的无框电机作为首选，因为该电机既可节约空间，又能优雅地融合至关节结构中。两台电机各由一个EPOS4 Module控制。

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Adrian Venetz / maxon group