Інженери працюють над двоногим, гуманоїдним роботом

Інженери зараз працюють над розробкою двоногого, гуманоїдного робота, який здатний прикладати силу і тискати проти чогось, зберігаючи при цьому рівновагу. Команда з Массачусетського технологічного інституту (MIT) і Університету Іллінойсу в Урбані-Шампейні успішно знайшла спосіб контролювати рівновагу в телеоперованому роботі. Це відіграє критичну роль у виконанні гуманоїдами завдань високого впливу в складних середовищах.

Робот, створений командою, має “оброблене тіло і дві ноги”. Його можна контролювати дистанційно через людину, яка носить жилет, що передає інформацію про рухи людини і сили реакції землі.

Людина-оператор може контролювати рухи робота, а жилет також дозволяє людині відчувати рухи робота. Наприклад, людина відчує потяг на жилеті, якщо робот починає падати або втрачати рівновагу. Це дозволяє людині коригувати і стабілізувати робота.

У ході експериментів і тестів люди успішно утримували рівновагу робота, навіть коли він стрибав і ходив на місці з людиною.

Джоао Рамос, постдок Массачусетського технологічного інституту, розробив новий підхід.

“Це як біг з важким рюкзаком – ви можете відчувати, як динаміка рюкзака рухається навколо вас, і ви можете компенсувати правильно”, – говорить він. “Тепер, якщо ви хочете відкрити важку двер, людина може наказати роботові кинутися на двер і відштовхнути її, не втрачаючи рівноваги.”

Рамос зараз є асистентом професора в Університеті Іллінойсу в Урбані-Шампейні, і він опублікував дослідження в Science Robotics. Сангбе Кім, асоційований професор механічної інженерії в Массачусетському технологічному інституті, є співавтором дослідження.

Дослідження також частково фінансувалося компанією Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. і Naver Labs Corporation.

Попередня робота

Кім і Рамос раніше розробили двоногого робота HERMES (Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System), і вони також працювали над методами, які дозволили б йому імітувати оператора через телеоперацію. За словами дослідників, цей спосіб операції має людиноподібні переваги.

“Бо у вас є людина, яка може навчатися і адаптуватися на льоту, робот може виконувати рухи, які він ніколи не практикував раніше [через телеоперацію]”, – говорить Рамос.

HERMES міг виконувати певні дії, такі як наливання кави в чашку, рубання дрови з сокирою і використання вогнегасника для гасіння пожежі. Ці дії вимагали використання верхньої частини тіла робота, і алгоритми збігалися з позиціонуванням кінцівок робота з позиціонуванням оператора. Єдина причина, через яку HERMES міг виконувати дії високого впливу, полягала в тому, що він був встановлений на місці, що робило його значно легшим для підтримання рівноваги. Відходи від місця, ймовірно, призвели б до падіння робота.

“Ми зрозуміли, що для генерації великих сил або руху важких об’єктів просте копіювання рухів було б недостатньо, оскільки робот легко впав би”, – говорить Кім. “Нам потрібно було скопіювати динамічну рівновагу оператора.”

Маленький Гермес

Команда розробила Маленького Гермеса, який є мініатюрною версією оригіналу. Робот становить близько третини розміру середньої людини. Його було створено з тілом і двома ногами, і він був розроблений спеціально для тестування дій, які залежать від нижньої частини тіла, включаючи рух і рівновагу.

Маленький Гермес використовує телеоперацію, а оператор носить жилет, який використовується для контролю робота.

Імітування рухів людини було однією справою, але імітування рівноваги було складніше. Команда визначила рівновагу як дві основні складові: центр мас людини і центр тиску.

Рамос виявив, що рівновага людини визначається центром мас у відношенні до центру тиску.

Після стиснення даних і розробки кількох моделей вони почали проводити тести. Врешті-решт вони знайшли модель, яку можна було використовувати на Маленькому Гермесі.

Маленький Гермес міг бути контрольованим через жилет, і Рамос міг відчувати рухи робота. Одним з тестів було удар Маленького Гермеса молотком, і Рамос відчув, як жилет різко рухнувся в напрямку, в якому рухався робот. Коли Рамос опирався руху, робот слідував за ним, що дозволило йому зберегти рівновагу і не впасти.

Кім і Рамос планують продовжувати роботу над розробкою повністю гуманоїдного робота. Вони сподіваються, що одного дня він зможе працювати в зоні катастроф, допомагаючи в рятувальних місіях.

“Тепер ми можемо відкривати важкі двері або піднімати важкі об’єкти, зберігаючи при цьому правильну комунікацію рівноваги”, – говорить Кім.