Insinöörit työskentelevät kahdella jalalla varustetun humanoidirobotin parissa

Insinöörit työskentelevät parhaillaan kahdella jalalla varustetun humanoidirobotin kehittämisen parissa, joka pystyy kohdistamaan voimaa ja työntämään jotain ilman tasapainon menettämistä. MIT:n ja Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin tiimillä on löydetty tapa ohjata tasapainoa etäohjatussa robotissa. Tämä on tärkeä osa humanoidien suorittamisessa korkean vaikutuksen tehtävissä haastavissa ympäristöissä.

Tiimin luoma robotti on “valmistettu torso ja kaksi jalkaa”. He voivat ohjata robottia etäältä ihmisestä, joka käyttää liivää, joka lähettää tietoa ihmisen liikkeestä ja maan reaktion voimista.

Ihmisoperaattori pystyy ohjaamaan robotin liikkeitä, ja liivi myös mahdollistaa ihmiselle tuntea robotin liikkeet. Esimerkiksi, jos robotti alkaa kaatua tai menettää tasapainoa, ihminen tuntelee vetovoiman liivissä, mikä mahdollistaa robotin oikaisemisen ja vakauttamisen.

Kokeissa ja testeissä, joita suoritettiin, ihmiset pystyivät onnistuneesti pitämään robotin tasapainoa, vaikka se hyppi ja käveli paikallaan ihmiselle.

Joao Ramos, MIT:n postdoc, kehitti uuden lähestymistavan.

“Se on kuin juokseminen raskaiden reppujen kanssa – voit tuntea, miten dynamiikka liikkuu ympärilläsi, ja voit korjata asian oikein”, hän sanoo. “Nyt, jos haluat avata raskaan oven, ihminen voi käskeä robottia heittämään itsensä ovenraojaan ja työntämään sen auki, ilman tasapainon menettämistä.”

Ramos on tällä hetkellä apulaisprofessorina Illinoisin yliopistossa Urbana-Champaignissa, ja hän julkaisi tutkimuksen Science Robotics -julkaisussa. Sangbae Kim, MIT:n mekaniikan apulaisprofessori, on tutkimuksen yhteis tekijä.

Tutkimus oli myös osittain tuettu Hon Hai Precision Industry Co, Ltd.:n ja Naver Labs Corporationin toimesta.

Aikaisemmat työt

Kim ja Ramos kehittivät aikaisemmin kaksi jalkaa omistavan robotin HERMES (Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System), ja he myös työskentelivät menetelmien parissa, jotka mahdollistivat sen jäljittämisen operaattorin kautta etäohjauksella. Tutkijoiden mukaan, tämä tapa toimia on inhimillinen etuoikeus.

“Koska sinulla on henkilö, joka voi oppia ja sopeutua lennossa, robotti voi suorittaa liikkeitä, joita se ei ole harjoitellut aiemmin [etäohjauksella]”, Ramos sanoo.

HERMES pystyi suorittamaan tiettyjä toimintoja, kuten kaatamalla kahvia kuppiin, hakkaamalla puuta kirveellä ja käyttämällä sammuttimella sammuttamaan tulen. Nämä toiminnot vaativat robotin ylävartalon käyttöä, ja algoritmit vastaavat robotin raajan asentoa operaattorin asentoon. Ainoa syy, miksi HERMES pystyi suorittamaan korkean vaikutuksen toimintoja, oli se, että se oli asetettu paikalleen, mikä teki tasapainon ylläpitämisen paljon helpommaksi. Mikä tahansa askel olisi todennäköisesti johtanut robotin kaatamiseen.

“Totesimme, että jotta voimme tuottaa suuria voimia tai liikuttaa raskaita esineitä, ei pelkästään liikkeiden kopiointi riitä, koska robotti kaatuisi helposti”, Kim sanoo. “Meidän piti kopioida operaattorin dynaaminen tasapaino.”

Pieni Hermes

Tiimi kehitti Pienen HERMESin, joka on alkuperäisen version pienoismalli. Robotti on noin kolmannes keskivertoihmisen aikuisen koosta. Se on valmistettu torsosta ja kahdesta jalasta, ja se on kehitetty erityisesti testaamaan alempaan kehoon liittyviä toimintoja, kuten liikkumista ja tasapainoa.

Pieni HERMES käyttää etäohjauksella, ja operaattori käyttää liivää, jota käytetään robotin ohjaamiseen.

Ihmisen liikkeiden jäljittäminen oli yksi asia, mutta tasapainon jäljittäminen on paljon vaikeampaa. Tiimi tunnisti tasapainon kahden pääasian sisältävän, henkilön massakeskipisteen ja painopisteen.

Ramos totesi, että henkilön tasapaino määräytyy massakeskipisteen suhteessa painopisteeseen.

Tiedon tiivistämisen ja useiden mallien kehittämisen jälkeen he alkoivat suorittaa kokeita. Lopulta he löysivät mallin, jota voitiin käyttää Pienessä HERMESissä.

Pieni HERMES pystyi ohjattavaksi liivin kautta, ja Ramos pystyi tunteemaan robotin liikkeet. Yksi kokeista sisälsi Pienen HERMESin, jota lyötiin vasaralla, ja Ramos tuntui liivin nytkähtävän suuntaan, johon robotti liikkui. Kun Ramos vastusti liikettä, robotti seurasi, mikä mahdollisti sen tasapainon ylläpitämisen ja kaatumisen estämisen.

Kim ja Ramos aikovat jatkaa täysikokoisen humanoidin kehittämistä. He toivovat, että se pystyy jonain päivänä toimimaan onnettomuusalueella ja auttamaan pelastusoperaatioissa. “Nyt voimme avata raskaita ovia, nostaa tai heittää raskaita esineitä oikean tasapainoviestinnän kanssa”, Kim sanoo.