Ingeniører arbeider med to-beint, humanoid robot

Ingeniører arbeider for tiden med å utvikle en to-beint, humanoid robot som kan utøve kraft og skyve mot noe samtidig som den holder balansen. Et team ved MIT og University of Illinois at Urbana-Champaign har funnet en måte å kontrollere balansen i en fjernstyrt robot. Dette vil spille en kritisk rolle i å få humanoider til å fullføre høy-impakt oppgaver i vanskelige miljøer.

Robotten som ble skapt av teamet har en “maskinert torso og to ben”. De kan kontrollere robotten fjernstyrt gjennom en person som bærer en vest som overfører informasjon om personens bevegelser og bakke-reaktionskraft.

Den menneskelige operatøren kan kontrollere robotens bevegelser, og veste tillater også at mennesket kan føle robotens bevegelser. For eksempel vil mennesket føle et trekk på veste hvis robotten begynner å falle eller miste balansen. Dette tillater at mennesket kan justere og stabilisere robotten.

I eksperimentene og testene som ble utført, kunne menneskene holde robotens balanse, selv da den hoppet og gikk på stedet med mennesket.

Joao Ramos, en postdoktorand ved MIT, utviklet den nye tilnærmingen.

“Det er som å løpe med en tung ryggsekk – du kan føle hvordan dynamikken til ryggsekken beveger seg rundt deg, og du kan kompensere ordentlig,” sier han. “Nå kan vi åpne en tung dør, mennesket kan kommandere robotten til å kaste kroppen mot døren og åpne den, uten å miste balansen.”

Ramos er for tiden en assistant professor ved University of Illinois at Urbana-Champaign, og han har publisert studien i Science Robotics. Sangbae Kim, associate professor i mekanisk ingeniørvitenskap ved MIT, er medforfatter på studien.

Forskningen ble også delvis støttet av Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. og Naver Labs Corporation.

Tidligere arbeid

Kim og Ramos utviklet tidligere den to-beinte robotten HERMES (for Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System), og de arbeidet også med metoder som gjorde det mulig for den å mime en operatør via fjernstyring. Ifølge forskerne har denne måten å operere menneskelige fordeler.

“Fordi du har en person som kan lære og tilpasse seg på fly, kan en robot utføre bevegelser som den aldri har praktisert før [via fjernstyring],” sier Ramos.

HERMES kunne utføre visse handlinger som å helle kaffe i en kopp, hugge tre med en øks og bruke en slukningsapparat for å slukke en brann. Disse handlingene krever bruk av robotens overkropp, og algoritmene matcher robotens lemposisjonering med operatørens. Den eneste grunnen til at HERMES kunne utføre høy-impakt handlinger var fordi den var plassert på et fast punkt, noe som gjør det mye enklere å holde balansen. Å ta noen skritt ville sannsynligvis ha resultert i at robotten falt over.

“Vi innsett at for å generere høye krefter eller flytte tunge objekter, ville det ikke være nok å kopiere bevegelser, fordi robotten lett ville falle,” sier Kim. “Vi trengte å kopiere operatørens dynamiske balanse.”

Lille Hermes

Teamet utviklet Lille HERMES, som er en miniatyrversjon av den originale. Robotten er omtrent en tredjedel av størrelsen på en gjennomsnittlig voksen menneske. Den ble skapt med en torso og to ben, og den ble spesifikt utviklet for å teste handlinger som avhenger av underkroppen, inkludert bevegelser og balanse.

Lille HERMES bruker fjernstyring, og operatøren bærer en vest som brukes til å kontrollere robotten.

Å mime menneskets bevegelser var en ting, men å mime balansen er mer vanskelig. Teamet identifiserte balansen som bestående av to hovedaspekter, en persons tyngdepunkt og trykkpunkt.

Ramos fant at balansen til en person bestemmes av tyngdepunktet i forhold til trykkpunktet.

Etter å ha kondensert dataene og utviklet flere modeller, begynte de å utføre tester. De fant til slutt en modell å bruke på Lille HERMES.

Lille HERMES kunne kontrolleres gjennom veste, og Ramos kunne føle robotens bevegelser. En av testene involverte Lille HERMES som ble truffet av en hammer, og Ramos følte veste rykke i retningen som robotten beveget seg. Da Ramos motstod bevegelsen, fulgte robotten, og den holdt balansen og unngikk å falle over.

Kim og Ramos planlegger å fortsette å arbeide med å utvikle en fullstendig humanoid robot. De håper at den en dag vil kunne operere i en katastrofezone og hjelpe til med redningsoppdrag.

“Nå kan vi åpne tunge dører eller løfte eller kaste tunge objekter, med ordentlig balanse-kommunikasjon,” sier Kim.