Ingineri care lucrează la un robot humanoid cu două picioare

Inginerii lucrează în prezent la dezvoltarea unui robot humanoid cu două picioare care poate exercita forță și împinge împotriva unui obiect, menținându-și în același timp echilibrul. O echipă de la MIT și Universitatea din Illinois la Urbana-Champaign a găsit cu succes o modalitate de a controla echilibrul unui robot teleoperat. Acest lucru va juca un rol critic în realizarea unor sarcini cu impact ridicat în medii dificile.

Robotul creat de echipă are un “torso mașinat și două picioare”. Ei pot controla robotul de la distanță prin intermediul unui om care poartă un vestă care transmite informații despre mișcările și forțele de reacție la sol ale omului.

Operatorul uman poate controla locomotia robotului, iar vesta îi permite omului să simtă mișcările robotului. De exemplu, omul va simți o tracțiune pe vestă dacă robotul începe să cadă sau să-și piardă echilibrul. Acest lucru îi permite omului să se reajusteze și să stabilizeze robotul.

În experimentele și testele efectuate, oamenii au reușit să mențină echilibrul robotului, chiar și atunci când acesta a sărit și a mers pe loc împreună cu omul.

Joao Ramos, un postdoc la MIT, a dezvoltat abordarea nouă.

“Este ca și cum ai alerga cu un rucsac greu – poți simți cum se mișcă dinamica rucsacului în jurul tău și poți compensa corespunzător”, spune el. “Acum, dacă vrei să deschizi o ușă grea, omul poate comanda robotul să-și arunce corpul la ușă și să o deschidă, fără să-și piardă echilibrul.”

Ramos este în prezent profesor asistent la Universitatea din Illinois la Urbana-Champaign și a publicat studiul în Science Robotics. Sangbae Kim, profesor asociat de inginerie mecanică la MIT, este coautorul studiului.

Cercetarea a fost susținută și de Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. și Naver Labs Corporation.

Lucrări anterioare

Kim și Ramos au dezvoltat anterior robotul cu două picioare HERMES (pentru Mecanisme și Sisteme Electromecanice foarte eficiente) și au lucrat la metode care i-au permis să imite un operator prin teleoperare. Conform cercetătorilor, această modalitate de operare are avantaje umaniste.

“Pentru că ai o persoană care poate învăța și se adapta pe loc, un robot poate efectua mișcări pe care nu le-a practicat niciodată înainte [prin teleoperare]”, spune Ramos.

HERMES a putut efectua anumite acțiuni, cum ar fi turnarea cafelei într-o ceașcă, tăierea lemnului cu o secure și utilizarea unui stingător pentru a stinge un incendiu. Aceste acțiuni necesită utilizarea corpului superior al robotului, iar algoritmii asociază poziționarea membrelor robotului cu cea a operatorului. Singurul motiv pentru care HERMES a putut efectua acțiuni cu impact ridicat a fost că a fost plasat într-o poziție fixă, ceea ce face mult mai ușor menținerea echilibrului. Dacă ar fi făcut orice pas, probabil că robotul ar fi căzut.

“Am realizat că, pentru a genera forțe mari sau a muta obiecte grele, nu este suficient să copiem mișcările, deoarece robotul ar cădea ușor”, spune Kim. “Trebuia să copiem echilibrul dinamic al operatorului.”

Little Hermes

Echipa a dezvoltat Little HERMES, o versiune miniatură a originalului. Robotul are aproximativ o treime din dimensiunea unui adult uman mediu. A fost creat cu un torso și două picioare și a fost dezvoltat special pentru a testa acțiuni care depind de partea inferioară a corpului, inclusiv locomotie și echilibru.

Little HERMES utilizează teleoperarea, iar operatorul poartă o vestă care este utilizată pentru a controla robotul.

A imita mișcările omului a fost una, dar a imita echilibrul a fost mai dificil. Echipa a identificat echilibrul ca având două aspecte principale, centrul de masă al unei persoane și centrul de presiune.

Ramos a descoperit că echilibrul unei persoane este determinat de centrul de masă în raport cu centrul de presiune.

După condensarea datelor și dezvoltarea unor modele, au început să efectueze teste. Au găsit în cele din urmă un model pe care l-au putut utiliza pe Little HERMES.

Little HERMES a putut fi controlat prin vestă, iar Ramos a putut simți mișcările robotului. Unul dintre teste a implicat lovirea lui Little HERMES cu un ciocan, iar Ramos a simțit vesta să se miște în direcția în care robotul s-a deplasat. Pe măsură ce Ramos a rezistat mișcării, robotul a urmat, permițându-i să-și mențină echilibrul și să evite căderea.

Kim și Ramos plănuiesc să continue să lucreze la dezvoltarea unui robot humanoid cu corp complet. Ei speră că, într-o zi, va putea opera într-o zonă de dezastru, ajutând la misiuni de salvare.

“Acum putem deschide uși grele sau ridica obiecte grele, cu o comunicare corespunzătoare a echilibrului”, spune Kim.