Tworzenie robotów, które potrafią wykonywać ruchy akrobatyczne, takie jak przewroty lub skoki z obrotem, może być dużym wyzwaniem. Zazwyczaj roboty te wymagają wyrafinowanych konstrukcji sprzętu, planowania ruchu i algorytmów sterowania.
Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) i University of Massachusetts Amherst niedawno zaprojektowali nowego humanoidalnego robota obsługiwanego przez planer ruchu kinodynamicznego obsługujący siłowniki i kontroler lądowania. Ten projekt, przedstawiony w artykule opublikowanym wcześniej na arXiv, może umożliwić humanoidalnemu robotowi wykonywanie przewrotów do tyłu i innych akrobatycznych ruchów.
„W tej pracy próbowaliśmy wymyślić realistyczny algorytm sterowania, aby prawdziwy humanoidalny robot wykonywał akrobatyczne zachowania, takie jak przewracanie w tył / przód / w bok, skakanie w obrót i przeskakiwanie przez przeszkodę” – powiedział Donghyun Kim, jeden z naukowców który opracował oprogramowanie i kontroler robota, powiedział TechXplore. „Aby to zrobić, najpierw eksperymentalnie zidentyfikowaliśmy działanie siłownika, a następnie przedstawiliśmy podstawowe ograniczenia naszego planera ruchu”.
Aby wykonywać wysoce dynamiczne zachowania, roboty zazwyczaj muszą efektywnie wykorzystywać siłowniki. Większość istniejących projektów robotów nie uwzględnia jednak w pełni wyzwań i aspektów związanych ze sprzętem, takich jak spadek napięcia, który może wystąpić podczas ruchów o wysokim momencie obrotowym / prędkości.
Kim i jego kolega opracowali nową metodę, która radzi sobie z ograniczeniami związanymi z tymi zachowaniami robotów podczas planowania i sterowania ruchem. W połączeniu z zaproponowanym przez nich projektem robota humanoidalnego metoda ta mogłaby umożliwić bardziej dynamiczne ruchy.
„Najbardziej zauważalną różnicą między nowym humanoidalnym robotem, który opracowaliśmy, a innymi robotami humanoidalnymi opracowanymi w przeszłości, byłyby siłowniki” – powiedział Kim. „Technologie siłowników zostały radykalnie ulepszone, a my wykazaliśmy wyjątkową wydajność w robotach poczwórnych, robotach MIT Cheetah 1, 2, 3 i robotach mini-cheetah. Ta sama technologia siłowników, reprezentowana przez szybką i dokładną kontrolę momentu obrotowego, a także kompaktowy i wytrzymały format, zostanie użyta w nowym humanoidalnym robocie ”.
W przeciwieństwie do innych robotów humanoidalnych opracowanych w przeszłości, nowy robot zaprojektowany przez jednego z naukowców z zespołu, Sangbae Kima, jest niezwykle dynamiczny i wydajny. Powinno to pozwolić mu na wykonywanie bardziej wymagających i złożonych zadań.
„Wykonywanie dynamicznych ruchów jest wyzwaniem dla robotów, ponieważ ich operator musi najpierw zrozumieć korelację między sprzętem a oprogramowaniem” – powiedział Donghyun Kim. „W tej pracy staraliśmy się rozwiązać krytyczne ograniczenia sprzętowe ruchu dynamicznego w naszym algorytmie sterowania w oparciu o zgromadzone doświadczenie i wiedzę na temat sprzętu robotów”.
Kim i jego koledzy przetestowali projekt robota, narzędzie do planowania ruchu i kontroler lądowania w realistycznych symulacjach. Ich odkrycia są bardzo obiecujące, ponieważ pokazują, że humanoidalny robot MIT powinien być w stanie wykonywać różnorodne zachowania akrobatyczne, w tym przewroty do tyłu, do przodu i skoki z obrotem.
W przyszłości humanoidalny robot MIT może okazać się bardzo skuteczny w wypełnianiu szerokiego zakresu złożonych misji. W międzyczasie naukowcy planują przetestować swój projekt, planowanie ruchu i algorytm sterowania w rzeczywistych scenariuszach.
„Będziemy teraz testować opracowany algorytm sterowania w prawdziwym robocie i dalej rozwijać dynamiczne możliwości robotów z nogami” – powiedział Kim. „Planujemy również włączyć system percepcji do naszego algorytmu sterowania, aby roboty były bardziej zdolne do reagowania na zmiany otoczenia zewnętrznego”.
