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武汉大学生复刻《流浪地球2》机械狗“笨笨”

《流浪地球2》大火,电影里的不少角色、形象也受到热捧,其中就包括机械狗“笨笨”。近日,湖北工业大学硕士研究生周航就在电脑上复刻出了“笨笨”的三维模型,并为其编制了程序,使其能实现智能识别、动态抓取、自主导航等功能,可以作为日常生活中的“服务机器人”。

在电影中,“笨笨”全称为“多功能全地形智能运输平台”,英文缩写为DOG System,拥有在外太空、海底等极端环境下运输、勘测、躲避的功能。“第一眼看到宣传海报时,我就觉得很亲切。”周航告诉记者,尽管“笨笨”是科幻电影中出现的角色,但对其进行优化后就能用于服务普通人的日常生活。这也正是他的研究方向——轮式移动机器人。

7日上午,周航通过电脑向记者展示了他设计的“笨笨”。从外观上看,与电影中的形象十分相似。在演示中,周航为“笨笨”设定了一组起点和终点,“笨笨”出发后自主设计路线,途中的固定障碍、移动障碍全部识别并避开,最后顺利到达终点。周航解释说,目前是在ROS/Gazebo中完成了实物仿真实验,这是一款被国际学者所认可的机器人权威仿真软件,能真实模拟出实际实验环境。“也就是说,模拟出来的效果和组装出来的实物几乎是一模一样的。”

周航介绍,这是一台“足式移动机器人”,自由度较高,当行走在平坦路面时,4个麦克纳姆轮同时工作,可实现全方位移动;当行走在崎岖路面时,可切换至四足形态行走;在其上方是两只可折叠的机械手臂,并在末端配有机械抓手,此结构也让“笨笨”具备了一定“动手能力”。此外,周航也按照电影还原了“笨笨”的可旋转头部,一面是摄像头,一面是显示屏。在外观设计完成后,周航花了3个通宵为“笨笨”设计程序,目前已完成移动机器人底盘的运动控制、深度相机的智能识别、机械手臂的动态抓取、动态环境下的自主导航、复杂环境下的自主建图以及自动归位充电等算法的设计。

“在太空里工作的‘笨笨’,其实是可以走进家庭的。”周航说,按照他的设计,这款“笨笨”不仅可以实现扫地机器人的扫拖一体、自动避障、自动归位充电等功能,还因其具有机械臂和机械手,可以实现一些轻量的物品搬运,例如送药、送水等。看到电影里的“笨笨”会因害怕缩成一团,周航同样为其设计了折叠功能,可以装进盒子里便于携带和保管。

周航告诉记者,由于当前还缺少一些硬件设备,例如大扭矩小体积的无刷驱动电机、深度摄像头、多线激光雷达、关机电机等,暂时无法进行实物的组装。如果能得到资金支持,这款“笨笨”可在两周内量产交付。

周航是湖北工业大学机械工程学院2021级硕士研究生,师从许万教授。仅在2022年,他就围绕研究方向轮式移动机器人领域申请国家发明专利十余项。从小就对机械感兴趣的他,上大学后选择了机械工程专业,还自学了机器人编程等课程,经常自己动手解决生活中的“懒人式”需求。他说,今后希望从事嵌入式开发等相关工作,为智能家居等电子设备开发程序,解决人们生活中的实际需求。