卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種開源軟件，可以在腿式機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)更靈活的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人可以幫助人類完成諸如幫助災(zāi)難恢復(fù)工作或監(jiān)控環(huán)境等任務(wù)。對(duì)于四足機(jī)器人，四足行走的機(jī)器人，它們的移動(dòng)性需要許多軟件組件無(wú)縫協(xié)作。大多數(shù)研究人員必須花費(fèi)大量時(shí)間開發(fā)較低級(jí)別的基礎(chǔ)設(shè)施，而不是專注于高級(jí)行為。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)工程學(xué)院機(jī)器人力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的AaronJohnson團(tuán)隊(duì)親身經(jīng)歷了這些挫折。研究人員經(jīng)常不得不依賴簡(jiǎn)單的模型進(jìn)行工作，因?yàn)楝F(xiàn)有的軟件解決方案不是開源的，沒有提供模塊化框架，并且缺乏端到端的功能。

機(jī)械工程副教授約翰遜和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了他們自己的運(yùn)動(dòng)軟件堆棧Quad-SDK，這是一個(gè)用于敏捷四足運(yùn)動(dòng)的全?？蚣?，這是一個(gè)出于必要而誕生的創(chuàng)新示例。

該設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化各地機(jī)器人專家的開發(fā)過程，因?yàn)樗褂瞄_源許可證，這意味著可以根據(jù)用戶的意愿使用和修改軟件。Quad-SDK隨時(shí)可用，因此研究人員不必?fù)?dān)心實(shí)施工具和基礎(chǔ)設(shè)施;相反，他們可以正確地處理行為和應(yīng)用程序。

與其他選項(xiàng)不同，Quad-SDK還與機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS)兼容。ROS是一個(gè)介于硬件和軟件之間的中間件，它可以讓系統(tǒng)的不同部分相互通信。例如，如果機(jī)器人在其路徑中感知到障礙物，并且需要將信息從其感知模塊傳輸?shù)狡錄Q策模塊，那么ROS就是實(shí)現(xiàn)這種通信的原因。想象一個(gè)不使用iOS或Android的應(yīng)用程序——當(dāng)一切都一起工作時(shí)，它會(huì)簡(jiǎn)單得多。

運(yùn)動(dòng)是一個(gè)分層的問題，作為團(tuán)隊(duì)成員和博士。學(xué)生ArdalanTajbakhsh對(duì)此進(jìn)行了描述：“為了在機(jī)器人上做任何有意義的事情，你需要讓許多組件無(wú)縫地協(xié)同工作。”Quad-SDK為機(jī)器人研究人員和開發(fā)人員提供了一個(gè)框架，可以將他們的精力集中在核心算法上，而不是軟件工具和基礎(chǔ)設(shè)施上。

其他軟件包非常擅長(zhǎng)解決一個(gè)組件，例如運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，但擁有為執(zhí)行高質(zhì)量機(jī)器人研究提供必要的算法、工具和基礎(chǔ)設(shè)施的端到端框架至關(guān)重要。

Quad-SDK是全棧的，這意味著它包含影響四足運(yùn)動(dòng)的每個(gè)層次結(jié)構(gòu)，從全局規(guī)劃開始。一層位于堆棧的頂部;Tajbakhsh將其與谷歌地圖進(jìn)行比較，因?yàn)樗鼤?huì)選擇機(jī)器人大致應(yīng)該去哪里到達(dá)目的地。下一層是本地規(guī)劃器，它決定了路線的細(xì)節(jié)，比如機(jī)器人應(yīng)該把腳放在哪里。這在第三層達(dá)到高潮，即機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器，它向四足動(dòng)物的關(guān)節(jié)發(fā)送命令以執(zhí)行所需的運(yùn)動(dòng)。

自從Quad-SDK在2022年IEEE國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化會(huì)議(ICRA)的腿式機(jī)器人研討會(huì)上獲得最佳論文獎(jiǎng)后的幾周內(nèi)，人們一直在要求使用它，這表明它的解決方案有多有用以及如何開源格式邀請(qǐng)機(jī)器人社區(qū)內(nèi)的協(xié)作。