Trials cyclists and mountain bike riders can hop, jump, balance, and drive on one or both wheels. This versatility allows them to achieve speed and energy-efficiency on smooth terrain and agility over rough terrain. Inspired by these athletes, we present the design and control of a robotic platform, Ultra Mobility Vehicle (UMV), which combines a bicycle and a reaction mass to move dynamically with minimal actuated degrees of freedom. We employ a simulation-driven design optimization process to synthesize a spatial linkage topology with a focus on vertical jump height and momentum-based balancing on a single wheel contact. Using a constrained Reinforcement Learning (RL) framework, we demonstrate zero-shot transfer of diverse athletic behaviors, including track-stands, jumps, wheelies, rear wheel hopping, and front flips. This 23.5 kg robot is capable of high speeds (8 m/s) and jumping on and over large obstacles (1 m tall, or 130% of the robot's nominal height).


翻译:试验自行车手和山地车骑手能够进行单轮或双轮的跳跃、平衡和行驶。这种多功能性使他们在平坦地形上实现高速与高能效,在崎岖地形上保持灵活机动。受这些运动员的启发,我们提出了一种机器人平台——超机动车辆(UMV)的设计与控制方案,该平台结合自行车结构与反作用质量块,以最少的驱动自由度实现动态运动。我们采用仿真驱动的设计优化流程,综合构建了一种空间连杆拓扑结构,重点关注垂直跳跃高度和基于单轮接触点的动量平衡。通过约束强化学习(RL)框架,我们实现了多种运动行为的零样本迁移,包括定车平衡、跳跃、翘轮行驶、后轮弹跳及前空翻。这款重23.5公斤的机器人能够实现高速运动(8米/秒),并可跃上或跨越大型障碍物(高度达1米,相当于机器人标称高度的130%)。

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