機器人應(yīng)用算法的開發(fā)和測試通常需要在模擬和物理環(huán)境中進行評估。然而，由于機器人硬件成本高昂或在機器人實驗室內(nèi)設(shè)置此硬件相關(guān)的困難，一些算法可能難以在簡單的硬件實驗中部署。此外，開發(fā)人員通常缺乏可靠的軟件來將算法集成到特定的機器人平臺上。

據(jù)外媒報道，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）動態(tài)系統(tǒng)與控制研究所（Institute for Dynamic Systems and Control）研究人員最近推出一種新型微型汽車機器人和相關(guān)的軟件包，可以簡化機器人應(yīng)用的一些算法的測試。這些硬件和軟件解決方案比許多類似的平臺更便宜，并且更容易在實驗室環(huán)境中設(shè)置。據(jù)悉，相關(guān)論文已上傳在arXiv網(wǎng)站。

圖片來源：ETH Zurich

“本文提出了一種開源微型汽車機器人，具有低成本傳感和基于優(yōu)化的系統(tǒng)識別、狀態(tài)估計和控制的管道，”Sabrina Bodmer、Lukas Vogel及其同事在論文中寫道?！罢麄€機器人平臺的成本不到700美元，因此大大簡化了現(xiàn)實環(huán)境中先進算法的驗證。”

Bodmer、Vogel和他們的同事開發(fā)的硬件是Chronos的升級版本，其中Chronos是在2023年IEEE國際機器人與自動化會議（ICRA）上展示的一款低成本的類汽車機器人。新版本的微型汽車具有類似的車身結(jié)構(gòu)，但還包括定制的車輪編碼器和現(xiàn)成的燈塔定位甲板。

汽車傳感器收集的數(shù)據(jù)可用于高精度地估計汽車的狀態(tài)。研究人員還開發(fā)了固件、軟件和詳細的硬件設(shè)計，其他團隊可以使用這些設(shè)計在實驗室內(nèi)部署他們的汽車。

Bodmer、Vogel和他們的同事寫道：“我們還提出了一種帶有Pacejka輪胎力的改進自行車模型，以對所考慮的全輪驅(qū)動車輛的動力學(xué)進行建模，并防止模型在低速時出現(xiàn)奇點。此外，我們提供基于優(yōu)化的系統(tǒng)識別方法和移動水平估計（MHE）方案?！?/p>

值得注意的是，Bodmer、Vogel及其同事開發(fā)的機器人平臺是模塊化的，這意味著它可以適用于測試各種其他系統(tǒng)的算法，包括模型火箭和多智能體機器人團隊。研究人員已經(jīng)在幾個現(xiàn)實世界的實驗中測試了他們的硬件和軟件，這證實了在機器人研究方面的潛力。

Bodmer、Vogel和他們的同事寫道：“在大量的硬件實驗中，我們表明所提出的系統(tǒng)識別方法可以產(chǎn)生具有高預(yù)測精度的模型，而MHE則可以產(chǎn)生準(zhǔn)確的狀態(tài)估計。最后，即使在有限的時間間隔內(nèi)出現(xiàn)傳感器故障，整個閉環(huán)系統(tǒng)也表現(xiàn)良好?！?/p>