Μηχανικοί Εργάζονται σε Δύο-Πόδια, Ανθρωπόμορφο Ρομπότ

Οι μηχανικοί εργάζονται目前 στην ανάπτυξη ενός ρομπότ με δύο πόδια, ανθρωπόμορφου, που είναι ικανό να ασκεί δύναμη και να推 đẩy κάτι ενώ διατηρεί την ισορροπία του. Một ομάδα στο MIT και το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στο Urbana-Champaign έχει βρει έναν τρόπο να ελέγξει την ισορροπία σε ένα τηλεχειριζόμενο ρομπότ. Αυτό θα παίξει ένα κρίσιμο ρόλο στην ολοκλήρωση εργασιών υψηλής επίδρασης σε δύσκολα περιβάλλοντα.

Το ρομπότ που δημιουργήθηκε από την ομάδα έχει ένα “μηχανικό κορμό και δύο πόδια”. Μπορούν να ελέγχουν το ρομπότ από απόσταση μέσω ενός ανθρώπου που φοράει μια ζώνη που μεταδίδει πληροφορίες σχετικά με την κίνηση και τις δυνάμεις αντιδράσεων του εδάφους.

Ο ανθρώπινος χειριστής μπορεί να ελέγξει την κίνηση του ρομπότ, και η ζώνη επίσης επιτρέπει στον άνθρωπο να αισθανθεί τις κινήσεις του ρομπότ. Για παράδειγμα, ο άνθρωπος θα αισθανθεί μια έλξη στη ζώνη αν το ρομπότ αρχίσει να πέφτει ή να χάνει την ισορροπία του. Αυτό επιτρέπει στον άνθρωπο να αναπροσαρμόσει και να σταθεροποιήσει το ρομπότ.

Στις πειραματικές δοκιμές, οι άνθρωποι ήταν能够 να διατηρήσουν την ισορροπία του ρομπότ, ακόμη και όταν έπαιρνε 跳 και περπατούσε στο χώρο με τον άνθρωπο.

Ο Joao Ramos, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής στο MIT, ανέπτυξε την νέα προσέγγιση.

“Είναι σαν να τρέχεις με ένα βαρύ σακίδιο – μπορείς να αισθανθείς πώς η δυναμική του σακιδίου κινείται γύρω σου, και μπορείς να αντισταθείς σωστά”, λέει. “Τώρα, αν θέλεις να ανοίξεις μια βαριά πόρτα, ο άνθρωπος μπορεί να διατάξει το ρομπότ να ρίξει το σώμα του στην πόρτα και να την ανοίξει, χωρίς να χάσει την ισορροπία.”

Ο Ramos είναι τώρα βοηθός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στο Urbana-Champaign, και δημοσίευσε τη μελέτη στο Science Robotics. Ο Sangbae Kim, αναπληρωτής καθηγητής μηχανολογικής μηχανικής στο MIT, είναι ο συν-συγγραφέας της μελέτης.

Η έρευνα υποστηρίχθηκε επίσης εν μέρει από την Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. και την Naver Labs Corporation.

Προηγούμενη Εργασία

Ο Kim και ο Ramos είχαν προηγουμένως αναπτύξει το ρομπότ HERMES (για Υψηλής Απόδοσης Ρομποτικά Μηχανικά και Ηλεκτρομηχανικά Συστήματα), και είχαν εργαστεί σε μεθόδους που έκαναν το ρομπότ ικανό να μιμείται τον χειριστή μέσω τηλεχειρισμού. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό το τρόπο λειτουργίας έχει ανθρώπινες πλεονεκτήματα.

“Επειδή έχεις έναν άνθρωπο που μπορεί να μάθει και να προσαρμοστεί στην πτήση, ένα ρομπότ μπορεί να εκτελέσει κινήσεις που δεν έχει praktikσει ποτέ [μέσω τηλεχειρισμού]”, λέει ο Ramos.

Το HERMES ήταν ικανό να κάνει ορισμένες ενέργειες, όπως να ρίχνει καφέ σε ένα ποτήρι, να κόβει ξύλο με ένα τσεκούρι και να χρησιμοποιεί ένα πυροσβεστήρα για να σβήσει μια φωτιά. Αυτές οι ενέργειες απαιτούν την χρήση του άνω μέρους του ρομπότ, και οι αλγόριθμοι αντιστοιχούν την τοποθέτηση των άκρων του ρομπότ με εκείνη του χειριστή. Ο único λόγος για τον οποίο το HERMES ήταν ικανό να εκτελέσει ενέργειες υψηλής επίδρασης ήταν ότι ήταν τοποθετημένο σε μια θέση, το οποίο κάνει πολύ εύκολη την διατήρηση της ισορροπίας. Η λήψη οποιωνδήποτε βημάτων θα είχε πιθανώς ως αποτέλεσμα το ρομπότ να πέσει.

“Καταλάβαμε ότι για να παραγάγουμε υψηλές δυνάμεις ή να μετακινήσουμε βαρέα αντικείμενα, απλά η αντιγραφή κινήσεων δεν θα ήταν αρκετό, επειδή το ρομπότ θα έπεφτε εύκολα”, λέει ο Kim. “Χρειαζόμασταν να αντιγράψουμε την δυναμική ισορροπία του χειριστή.”

Μικρό HERMES

Η ομάδα ανέπτυξε το Little HERMES, το οποίο είναι μια μινιατούρα έκδοση του αρχικού. Το ρομπότ είναι περίπου ένα τρίτο του μεγέθους ενός μέσου ενήλικα ανθρώπου. Δημιουργήθηκε με einen κορμό και δύο πόδια, και αναπτύχθηκε ειδικά για να δοκιμάσει ενέργειες που εξαρτώνται από το κάτω μέρος του σώματος, συμπεριλαμβανομένης της κίνησης και της ισορροπίας.

Το Little HERMES χρησιμοποιεί τηλεχειρισμό, και ο χειριστής φοράει μια ζώνη που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του ρομπότ.

Η μίμηση των κινήσεων του ανθρώπου ήταν ένα πράγμα, αλλά η μίμηση της ισορροπίας είναι πιο δύσκολο. Η ομάδα ταυτοποίησε την ισορροπία ως περιέχουσα δύο κύρια στοιχεία, το κέντρο μάζας και το κέντρο πίεσης.

Ο Ramos βρήκε ότι η ισορροπία ενός ανθρώπου καθορίζεται από το κέντρο μάζας σε σχέση με το κέντρο πίεσης.

Μετά τη συμπίεση των δεδομένων και την ανάπτυξη plusieurs μοντέλων, άρχισαν να διεξάγουν δοκιμές. Τελικά, βρήκαν ένα μοντέλο για να το χρησιμοποιήσουν στο Little HERMES.

Το Little HERMES ήταν ικανό να ελεγχθεί μέσω της ζώνης, και ο Ramos μπορούσε να αισθανθεί τις κινήσεις του ρομπότ. Μια από τις δοκιμές περιελάμβανε το Little HERMES να χτυπηθεί από ένα σφυρί, και ο Ramos αισθάνθηκε τη ζώνη να σπρώχνει στην κατεύθυνση που το ρομπότ κινήθηκε. Όταν ο Ramos αντίσταθηκε στην κίνηση, το ρομπότ ακολούθησε, επιτρέποντάς του να διατηρήσει την ισορροπία και να αποφύγει να πέσει.

Ο Kim και ο Ramos σχεδιάζουν να συνεχίσουν να εργάζονται στην ανάπτυξη ενός πλήρως ανθρωπόμορφου ρομπότ. Ελπίζουν ότι μια μέρα θα είναι ικανό να λειτουργήσει σε μια ζώνη καταστροφής, βοηθώντας στις αποστολές διάσωσης.

“Τώρα μπορούμε να ανοίξουμε βαρείς πόρτες ή να σηκώσουμε ή να ρίξουμε βαρέα αντικείμενα, με σωστή επικοινωνία ισορροπίας”, λέει ο Kim.