Inženýři pracují na dvou nohách, humanoidním robotu

Inženýři目前 pracují na vývoji dvou nohách, humanoidního robota, který je schopen vyvinout sílu a tlačit proti něčemu, zatímco udržuje rovnováhu. Tým na MIT a University of Illinois at Urbana-Champaign úspěšně nalezl způsob, jak ovládat rovnováhu v teleoperovaném robotu. To bude hrát kritickou roli v dokončení úkolů s vysokým dopadem v obtížných prostředích.

Robot, který byl vytvořen týmem, má “frézovaný trup a dvě nohy.” Mohou ovládat robota na dálku prostřednictvím člověka, který nosí vestu, která přenáší informace o pohybu člověka a silách, které působí na zem.

Lidský operátor je schopen ovládat pohyb robota a vesta také umožňuje člověku cítit pohyby robota. Například, člověk bude cítit tah na vestě, pokud robot začne padat nebo ztrácet rovnováhu. To umožňuje člověku přizpůsobit a stabilizovat robota.

V experimentech a testech, které byly provedeny, lidé byli schopni úspěšně udržet rovnováhu robota, i když skákal a chodil na místě s člověkem.

Joao Ramos, postdoktorand na MIT, vyvinul nový přístup.

“Je to jako běh s těžkým batohem – můžete cítit, jak se dynamika batohu pohybuje kolem vás, a můžete se přizpůsobit správně,” říká. “Nyní, pokud chcete otevřít těžké dveře, člověk může přikázat robotovi, aby se vrhl na dveře a otevřel je, aniž by ztratil rovnováhu.”

Ramos je目前 asistent profesora na University of Illinois at Urbana-Champaign a publikoval studii v Science Robotics. Sangbae Kim, asistent profesora mechanického inženýrství na MIT, je spoluautor studie.

Výzkum byl také částečně podporován Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. a Naver Labs Corporation.

Předchozí práce

Kim a Ramos dříve vyvinuli dvou nohách robota HERMES (Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System) a také pracovali na metodách, které umožnily robotovi napodobovat operátora prostřednictvím teleoperace. Podle výzkumníků má tento způsob operace lidské výhody.

“Protože máte člověka, který se může učit a přizpůsobit na letu, robot může provádět pohyby, které nikdy předtím neprovozoval [prostřednictvím teleoperace],” říká Ramos.

HERMES byl schopen provádět určité akce, jako je nalévání kávy do šálku, sekání dřeva se sekerou a použití hasicího přístroje k hašení požáru. Tyto akce vyžadují použití horní části robota a algoritmy odpovídají poloze končetin robota s operátorem. Jediným důvodem, proč HERMES mohl provádět akce s vysokým dopadem, bylo to, že byl umístěn na místě, což usnadňuje udržování rovnováhy. Jakékoli kroky by pravděpodobně vedly ke spadnutí robota.

“Rozpoznali jsme, že abychom mohli vyvinout velké síly nebo pohybovat těžkými objekty, nebylo by dostatečné pouze kopírovat pohyby, protože by robot snadno spadl,” říká Kim. “Potřebovali jsme kopírovat dynamickou rovnováhu operátora.”

Malý Hermes

Tým vyvinul Malý HERMES, který je miniaturou originálu. Robot je asi třetina velikosti průměrného dospělého člověka. Byl vytvořen s trupem a dvěma nohama a byl speciálně vyvinut pro testování akcí, které závisí na spodní části těla, včetně lokomoce a rovnováhy.

Malý HERMES využívá teleoperaci a operátor nosí vestu, která se používá k ovládání robota.

Napodobení pohybů člověka bylo jednou věcí, ale napodobení rovnováhy je obtížnější. Tým identifikoval rovnováhu jako obsahující dvě hlavní aspekty, těžiště člověka a tlak na zem.

Ramos zjistil, že rovnováha člověka je určena těžištěm v relação k tlaku na zem.

Po kondenzaci dat a vývoji několika modelů začali provádět testy. Nakonec našli model, který lze použít na Malý HERMES.

Malý HERMES mohl být ovládán prostřednictvím vesty a Ramos mohl cítit pohyby robota. Jedním z testů bylo, že Malý HERMES byl udeřen kladivem a Ramos cítil, jak se vesta trhla ve směru, kterým se robot pohyboval. Když Ramos odolával pohybu, robot následoval, což mu umožnilo udržet rovnováhu a zabránit pádu.

Kim a Ramos plánují pokračovat ve vývoji plně humanoidního robota. Doufají, že jednoho dne bude schopen operovat v zóně katastrofy a pomáhat při záchranných misích.

“Nyní můžeme otevřít těžké dveře nebo zvednout těžké objekty s řádnou komunikací rovnováhy,” říká Kim.