или войти через:
Ваша корзина пока пуста
favorite_border
Доступно только зарегистрированным пользователям

schedule 04.01.2016 в 07:53 link робот-спасатель аналитика гуманоид
​Все люди боятся очутиться однажды в зоне бедствия, но наш мир не может существовать без землетрясений, природных катаклизмов, аварий и других катастроф. Поэтому работники МЧС очень сильно нуждаются в надежной и своевременной поддержке, которую могут предоставить роботы.

Jessy Grizzle, инженеру робототехники в университете штата Мичиган в Анн-Арбор (UM), подобные мероприятия напоминают о важности его работы - разработке обратной связи и алгоритмов управления, которые в один прекрасный день обеспечат двуногих роботов балансом, необходимым для проведения поиска и спасательных операций в опасных для людей условиях, - сообщает Robotics.ua.

«Трагедии, подобные этим, напоминают сообществу робототехники, что роботы действительно нужны»,-  говорит инженер. «Поэтому я и моя команда сконцентрированы на достижении наилучших алгоритмов для управления шагающими роботами».

Grizzle вместе с группой инженеров робототехники и студентов в UM не только работают над созданием алгоритмов, но и над автономными операциями, которые должны выполняться роботами.

Проблема ходьбы

Существующие двуногие роботы управляются от программного обеспечения, которое опирается на датчики, чтобы точно прочитать различные особенности поверхности. Они также имеют большие, плоскостопные конечности, чтобы сохранить свой баланс при ходьбе. Эти конструкции резко ограничивают вид передвижения, который мог был бы достигнут.

Например, плоскостопный робот не сможет пройти по любой поверхности земли, как стандартная нога человека с выполнением тысяч корректировок в минуту по отношению к земле. Кроме того, плоскостопная конструкция не позволяет с легкостью регулировать баланс машин и избегать препятствий, как это требуется в условиях работы или поисково-спасательных ситуаций.
Grizzle говорит, что только новые методы могут справиться с плоскостопием при нормальной ходьбе.

«На практике большие и тяжелые ноги роботов используются, чтобы избежать падений в неопределенной среде», - говорит он.

Кроме того, двуногие роботы требуют от ученых и инженеров перепрограммировать их, чтобы выполнить различные задачи ходьбы. Робот, запрограммирован идти по плоской поверхности, будет настроен по-другому, чем другой робот, способный проходить по лестнице или переступать через мусор, как было на конкурсе DARPA Robotics Challenge 2015.

Переключение между задачами трудно и отнимает много времени. Grizzle хочет, чтобы двуногие роботы были в состоянии совершать переключения между скоростями и двигаться намного быстрее. Он также хочет, чтобы они перешагивали препятствия, и  ходили на неровных поверхностях без падений.



Чтобы достичь всего этого, инженер имеет две рискованных, но потенциально перспективных цели. Первая радикально обновляет алгоритмы управления с обратной связью, которые позволяют роботам стоять, ходить и переступать через препятствия. Вторая включает в себя разработку математических конструкций для баланса робота, которые  могут быть переданы от одного шагающего робота к другому.

От ходьбы до бега

Работа с программой Национального научного фонда под названием INSPIRE поможет Grizzle и его команде воплотить их цели в реальность. Дирекция NSF для инженерных, компьютерных, информационных, математических и физических наук также поддерживает исследования.

«Наша главная цель заключается в разработке алгоритмов управления, которые дают двуногим роботами острое чувство равновесия», - говорит Grizzle, - «Это делает их способными быстро ходить по пересеченной местности без чрезмерной зависимости от точных измерений профиля земли».

Начнем с MABEL – нового, финансируемого NSF двуногого робота в Лаборатории систем управления Grizzle.

MABEL не ходит на плоскостопных ногах, а на не активированных точечных соединениях. Другими словами, робот не имеет ног вообще в традиционном смысле.

Приводы являются мышцами робота. Они преобразуют энергию в движение. Стопы MABEL не имеют приводов. Вместо этого, они ходят на подпорках по типу свай. Его ноги не имеют дополнительных опорных точек, которые могут быть свернуты, чтобы помочь сохранить баланс, таких как лодыжки, пятки и ноги, которые полагаются на анатомические мышцы.

Гуманоид зависит от алгоритмов управления нового поколения, которые дают ему не только возможность ходить, но и работать. Тесты показывают, что MABEL, как и некоторые спортсмены, может двигаться со скоростью 6,8 миль в час на обеих ногах. Кроме того, он может легко перешагивать или просто обходить препятствия.

MABEL использует то, что Grizzle называет «нелинейный, совместимой гибридной нулевой динамикой с активным контролем сил».  Проще говоря, его команда разработала программное обеспечение, которое дает роботу способность быстро переключаться между несколькими природными походками и бегом.

Когда MABEL движется, данные датчиков из его суставов подаются обратно в недавно разработанный алгоритм управления, который вычисляет в реальном времени, каким должен быть следующий шаг робота. Он работает шаг за шагом, давая ему человекоподобные возможности ходьбы и бега.

«Мы показали, что наши математические модели демонстрируют поведение, соответствующее обычной ходьбе и бегу», - говорит ученый - «Такие действия, как ходьба на плоских стопах, больше не интересуют».

Будущее шагающих роботов

Следующий шаг может быть большой проблемой для команды – разработка  математических конструкций для баланса робота, который может легко передаваться от одного робота к другому для того, чтобы получились аналогичные показатели на нескольких платформах. Это не требует множества проб, ошибок и времени, необходимого для разработки алгоритмов управления двуногим роботом.

Конструкция трудно поддается различиям в центре масс, найденных в роботах с различной «анатомией». Например, один робот может иметь низкий центр массы, в то время как другой имеет высокий центр массы, что заставляет универсальный контроллер максимизировать баланс для многократно шагающих роботов.

Сегодня человекоподобные роботы высокого класса имеют математические модели, которые зависят от 50 и более анатомически связанных переменных для обеспечения баланса. Но их алгоритмы управления используют только несколько из этих переменных, чтобы произвести упрощенную версию центра массы машины. Это объясняет многое из неловких движений и примитивных элементов баланса, увиденных в большинстве современных двуногих роботов.

Grizzle показывает различные типы движений. Его алгоритмы управления используют всю сложность математической модели робота. До сих пор, команда использовала этот метод для разработки алгоритмов, которые выполняют движения относительно хорошо, когда робот ходит по прямой линии, но это все ещё проблемно при поворотах.

По информации robotics.ua, прошлым летом Aaron Ames, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники в Технологическом институте Джорджии, поддержал цель Grizzlе путем интеграции новых методов в основной алгоритм ходьбы робота-гуманоида под названием Durus.



Ames был в состоянии расширить базовый метод Grizzlе, чтобы позволить иметь более фаз ходьбы для робота Durus. Кроме того, он разработал программу, которая позволила ему оптимизировать свой алгоритм в минутах вместо часов, в результате чего было сокращено время, необходимое для создания алгоритмов управления роботами.

Durus был в состоянии ходить в 10 раз более эффективно, чем предыдущие шагающие роботы.

«Я думаю, что это знаменует собой важную веху в передаче динамических алгоритмов ходьбы между несколькими роботами», - говорит Ames, «и реализация этих концепций показана на передовых роботах-гуманоидах».

Поскольку технология продолжает расти, инженеры робототехники считают, что будущее шагающих, вспомогательных и спасательных роботов является очень положительным.

Комментарии: