วิศวกรทำงานเกี่ยวกับหุ่นยนต์แบบมีเท้าสองขาและคล้ายมนุษย์

วิศวกรกำลังทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาหุ่นยนต์แบบมีเท้าสองขาและคล้ายมนุษย์ที่สามารถใช้กำลังและผลักสิ่งใดสิ่งหนึ่งได้โดยยังคงความสมดุลไว้ได้ ทีมงานจาก MIT และ University of Illinois at Urbana-Champaign ได้ค้นพบวิธีการควบคุมความสมดุลในหุ่นยนต์ที่ถูกควบคุมระยะไกล ซึ่งจะช่วยให้หุ่นยนต์สามารถทำงานที่มีผลกระทบสูงในสถานการณ์ที่ยากได้

หุ่นยนต์ที่ถูกสร้างโดยทีมงานมี “ตัวถังที่ถูกทำขึ้นและขาสองขา” พวกเขาสามารถควบคุมหุ่นยนต์ได้โดยผ่านการควบคุมระยะไกลจากมนุษย์ที่สวมเสื้อผ้าที่ส่งสัญญาณเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวและแรงกดดันจากพื้น

ผู้ควบคุมสามารถควบคุมการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ได้ และเสื้อผ้าที่สวมใส่ยังช่วยให้ผู้ควบคุมสามารถรู้สึกถึงการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ได้ เช่น หากหุ่นยนต์เริ่มล้มหรือเสียสมดุล ผู้ควบคุมจะรู้สึกถึงแรงดึงที่เสื้อผ้า ซึ่งช่วยให้ผู้ควบคุมสามารถปรับสมดุลของหุ่นยนต์ได้

ในการทดลองและทดสอบที่ดำเนินการ ผู้ควบคุมสามารถรักษาความสมดุลของหุ่นยนต์ได้สำเร็จ แม้ว่าหุ่นยนต์จะกระโดดและเดินในสถานที่เดียวกันกับผู้ควบคุม

Joao Ramos นักวิจัยจาก MIT ได้พัฒนาวิธีการใหม่นี้

“มันเหมือนกับการวิ่งโดยมีกระเป๋าหนัก — คุณสามารถรู้สึกถึงการเคลื่อนไหวของกระเป๋าและสามารถปรับสมดุลได้อย่างเหมาะสม” เขากล่าว “ตอนนี้หากคุณต้องการเปิดประตูที่หนัก หุ่นยนต์สามารถเข้าใกล้ประตูและผลักมันโดยไม่เสียสมดุล”

Ramos เป็นอาจารย์ผู้ช่วยที่ University of Illinois at Urbana-Champaign และได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยใน Science Robotics Sangbae Kim ผู้ช่วยศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมเครื่องกลจาก MIT เป็นร่วมผู้เขียนผลงานวิจัย

การวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนบางส่วนจาก Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. และ Naver Labs Corporation

งานก่อนหน้า

Kim และ Ramos ได้พัฒนาหุ่นยนต์แบบมีเท้าสองขา HERMES (สำหรับ Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System) และได้ทำงานเกี่ยวกับวิธีการที่ทำให้หุ่นยนต์สามารถเลียนแบบผู้ควบคุมได้โดยผ่านการควบคุมระยะไกล ตามนักวิจัย วิธีการนี้มีข้อดีในด้านมนุษย์

“เนื่องจากคุณมีผู้ควบคุมที่สามารถเรียนรู้และปรับเปลี่ยนได้ หุ่นยนต์สามารถทำงานที่ไม่เคยฝึกฝนมาก่อน [ผ่านการควบคุมระยะไกล]” Ramos กล่าว

HERMES สามารถทำงานบางอย่าง เช่น เทกาแฟลงในถ้วย ตัดไม้ด้วย斧 และใช้เครื่องดับเพลิงเพื่อดับไฟ การทำงานเหล่านี้ต้องการการใช้ขาของหุ่นยนต์ และอัลกอริทึมจะจับคู่การวางตำแหน่งของหุ่นยนต์กับผู้ควบคุม HERMES สามารถทำงานที่มีผลกระทบสูงได้เนื่องจากถูกตั้งค่าให้อยู่ในตำแหน่ง ซึ่งทำให้ง่ายต่อการรักษาความสมดุล การเดินหรือเคลื่อนไหวจะทำให้หุ่นยนต์เสียสมดุล

“เราได้พบว่าในการสร้างกำลังหรือย้ายสิ่งของที่หนัก เราต้องเลียนแบบสมดุลของหุ่นยนต์” Kim กล่าว

Little Hermes

ทีมงานได้พัฒนาหุ่นยนต์ Little HERMES ซึ่งเป็นรุ่นย่อของหุ่นยนต์เดิม หุ่นยนต์มีขนาดประมาณหนึ่งในสามของขนาดมนุษย์ผู้ใหญ่ และถูกสร้างขึ้นด้วยตัวถังและขาสองขา โดยเฉพาะสำหรับการทดสอบการทำงานที่พึ่งพาขาและสมดุล

Little HERMES ใช้การควบคุมระยะไกล และผู้ควบคุมสวมเสื้อผ้าที่ใช้ในการควบคุมหุ่นยนต์

การเลียนแบบการเคลื่อนไหวของมนุษย์เป็นเรื่องหนึ่ง แต่การเลียนแบบสมดุลเป็นเรื่องที่ยากกว่า ทีมงานได้ระบุว่าสมดุลประกอบด้วยสองส่วนหลัก คือ จุดศูนย์กลางของมวลและจุดศูนย์กลางของแรงกดดัน

Ramos พบว่าสมดุลของมนุษย์ถูกกำหนดโดยจุดศูนย์กลางของมวลในความสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางของแรงกดดัน

หลังจากที่ได้ข้อมูลและพัฒนามอเดล ทีมงานได้เริ่มการทดสอบ และพบว่ามอเดลที่สามารถใช้กับ Little HERMES ได้

Little HERMES สามารถถูกควบคุมได้โดยผ่านเสื้อผ้า และ Ramos สามารถรู้สึกถึงการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ได้ การทดสอบหนึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ไม้ตีหุ่นยนต์ และ Ramos รู้สึกถึงการดึงที่เสื้อผ้าในทางที่หุ่นยนต์เคลื่อนไหว เมื่อ Ramos ต้านการเคลื่อนไหว หุ่นยนต์ก็สามารถรักษาความสมดุลและหลีกเลี่ยงการล้มได้

Kim และ Ramos ตั้งใจที่จะทำงานต่อไปในการพัฒนาหุ่นยนต์แบบมีร่างกายเต็มรูปแบบ พวกเขาหวังว่าวันหนึ่งหุ่นยนต์จะสามารถทำงานในพื้นที่ที่มีอันตราย และช่วยเหลือในภารกิจการช่วยเหลือ

“ตอนนี้เราสามารถเปิดประตูที่หนักหรือยกสิ่งของที่หนักได้ โดยมีการสื่อสารสมดุลที่เหมาะสม” Kim กล่าว