Các Kỹ Sư Đang Làm Việc Trên Robot Nhân Hình Hai Chân

Các kỹ sư hiện đang làm việc trên việc phát triển một robot nhân hình hai chân có khả năng tạo ra lực và đẩy chống lại thứ gì đó trong khi giữ thăng bằng. Một nhóm tại MIT và Đại học Illinois tại Urbana-Champaign đã tìm ra cách kiểm soát thăng bằng trong một robot điều khiển từ xa. Điều này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giúp các robot nhân hình hoàn thành các nhiệm vụ có tác động cao trong môi trường khó khăn. 

Robot được tạo ra bởi nhóm có một “thân máy và hai chân.” Họ có thể điều khiển robot từ xa thông qua một người mặc áo vest truyền tải thông tin về chuyển động và lực phản ứng của người đó. 

Người vận hành có thể điều khiển chuyển động của robot, và áo vest cũng cho phép người đó cảm nhận được chuyển động của robot. Ví dụ, người đó sẽ cảm thấy một lực kéo trên áo vest nếu robot bắt đầu ngã hoặc mất thăng bằng. Điều này cho phép người đó điều chỉnh và ổn định robot. 

Trong các thí nghiệm và thử nghiệm được thực hiện, con người đã có thể giữ thăng bằng của robot thành công, ngay cả khi nó nhảy và đi lại với người đó. 

Joao Ramos, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại MIT, đã phát triển phương pháp mới này. 

“Điều đó giống như chạy với một chiếc balô nặng — bạn có thể cảm nhận được cách động lực của balô di chuyển xung quanh bạn, và bạn có thể bù đắp đúng cách,” anh nói. “Bây giờ nếu bạn muốn mở một cánh cửa nặng, con người có thể lệnh cho robot ném cơ thể vào cửa và đẩy nó mở, mà không mất thăng bằng.”

Ramos hiện là một giáo sư trợ lý tại Đại học Illinois tại Urbana-Champaign, và anh đã xuất bản nghiên cứu trong Tạp chí Robotics Khoa học. Sangbae Kim, giáo sư liên kết về kỹ thuật cơ khí tại MIT, là đồng tác giả của nghiên cứu. 

Nghiên cứu cũng được hỗ trợ một phần bởi Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. và Naver Labs Corporation. 

Công Việc Trước Đó

Kim và Ramos trước đây đã phát triển robot hai chân HERMES (viết tắt của Hệ thống Cơ học Robot và Hệ thống Điện cơ học), và họ cũng đã làm việc trên các phương pháp giúp nó có thể bắt chước người vận hành thông qua điều khiển từ xa. Theo các nhà nghiên cứu, cách hoạt động này có lợi thế của con người. 

“Bởi vì bạn có một người có thể học và thích nghi trong thời gian thực, một robot có thể thực hiện các chuyển động mà nó chưa từng thực hành trước đó [thông qua điều khiển từ xa],” Ramos nói.

HERMES đã có thể thực hiện các hành động như đổ cà phê vào một cốc, chặt gỗ bằng một chiếc rìu, và sử dụng một bình cứu hỏa để dập lửa. Những hành động này đòi hỏi sự sử dụng của thân trên của robot, và các thuật toán khớp vị trí của robot với người vận hành. Lý do duy nhất HERMES có thể thực hiện các hành động có tác động cao là vì nó được đặt ở vị trí cố định, điều này làm cho nó dễ dàng hơn để duy trì thăng bằng. Việc thực hiện bất kỳ bước nào có thể sẽ dẫn đến việc robot ngã. 

“Chúng tôi nhận ra rằng để tạo ra lực lớn hoặc di chuyển các vật nặng, chỉ sao chép chuyển động không đủ, vì robot sẽ dễ dàng ngã,” Kim nói. “Chúng tôi cần sao chép thăng bằng động của người vận hành.”

Little Hermes

Đội ngũ đã phát triển Little HERMES, một phiên bản thu nhỏ của bản gốc. Robot này có kích thước khoảng một phần ba so với một người trưởng thành trung bình. Nó được tạo ra với một thân và hai chân, và nó được phát triển đặc biệt để thử nghiệm các hành động dựa trên phần dưới của cơ thể, bao gồm chuyển động và thăng bằng. 

Little HERMES sử dụng điều khiển từ xa, và người vận hành mặc một áo vest được sử dụng để điều khiển robot. 

Sao chép chuyển động của con người là một việc, nhưng sao chép thăng bằng thì khó hơn. Đội ngũ đã xác định thăng bằng bao gồm hai khía cạnh chính, trọng tâm của một người và áp lực của một người. 

Ramos đã tìm ra rằng thăng bằng của một người được xác định bởi trọng tâm liên quan đến áp lực. 

Sau khi cô đọng dữ liệu và phát triển một số mô hình, họ bắt đầu thực hiện các thử nghiệm. Họ cuối cùng đã tìm ra một mô hình để sử dụng trên Little HERMES.

Little HERMES có thể được điều khiển thông qua áo vest, và Ramos có thể cảm nhận được chuyển động của robot. Một trong những thử nghiệm liên quan đến Little HERMES bị một chiếc búa đánh, và Ramos cảm thấy áo vest giật theo hướng mà robot di chuyển. Khi Ramos chống lại chuyển động, robot theo dõi, cho phép nó giữ thăng bằng và tránh ngã.  

Kim và Ramos dự định sẽ tiếp tục làm việc trên việc phát triển một robot nhân hình toàn thân. Họ hy vọng rằng một ngày nào đó nó sẽ có thể hoạt động trong một khu vực thảm họa, giúp hỗ trợ các nhiệm vụ cứu hộ. 

“Bây giờ chúng tôi có thể mở cửa nặng hoặc nâng các vật nặng, với sự giao tiếp thăng bằng đúng cách,” Kim nói.