Чотирилапий робот навчився балансувати на двох ногах

Італійські та бельгійські інженери розробили алгоритм управління балансом чотирилапого робота, завдяки якому він може не падати, стоячи на двох ногах. Вони продемонстрували, як реальний 90-кілограмовий робот стоїть на двох ногах, не падаючи, а також провели симуляцію, в якій віртуальному роботу такої ж конструкції вдалося пройти по балці шириною в шість сантиметрів. Стаття про алгоритм буде представлена на конференції IROS 2020.

Часто чотирилапих роботів розглядають як дуже прохідні машини, і почасти їх розвиток стимулювався військовими, які планували використовувати їх для перевезення вантажів по пересіченій місцевості. Багато в чому ця перевага виникає через те, що чотирилапі роботи можуть підлаштовувати положення і висоту кожної ноги під особливості рельєфу. У деяких випадках рельєф може бути таким, що звичайні алгоритми не справляються з розрахунком стабільних точок постановки ніг і підтриманням балансу.

Інженери під керівництвом Клаудіо Сьоміні (Claudio Semini) з Італійського технологічного інституту навчили чотириногого робота справлятися з двома приватними випадками складного рельєфу - керуючий алгоритм навчили стояти на двох точках опори і ходити по одній тонкій опорі вперед.

Новий алгоритм балансування на першому етапі розглядає робота як плоский зворотний маятник. Він має два ступені свободи, а також два основних параметри: максимальний приріст швидкості і час завалювання, тобто той час, який пройде від вертикального положення до падіння на підлогу, якщо робот ніяк не буде чинити опір цьому. Ця проста модель здатна описувати рухи робота, але вона недостатня для управління ним, тому розробники також написали алгоритм, який перетворює стану моделі на команди для повноцінного робота.

Також у робота є алгоритм, який відповідає за рух вперед по вузькій лінії. Він рухає одну пару ніг, розташовану наїскошок, вперед, а друга при цьому висить у повітрі. Алгоритм розраховує симетричні рухи, які мінімально впливають на балансування в поздовжній площині.

Розробники показали роботу всієї зв'язки алгоритмів у симуляції, продемонструвавши, як точна модель робота подолала півтораметрову балку шириною в шість сантиметрів (при діаметрі наконечника ноги в чотири сантиметри). Також вони продемонстрували реальні випробування алгоритму балансування на чотирилапому роботі HyQ з гідравлічним приводом. Робот виявився здатний не тільки стояти на двох ногах у спокої, але й утримуватися від падіння, коли людина трохи штовхала його в різні боки.

Минулого року американські інженери показали нові навички незвичайного симетричного чотирилапого робота ALPHRED2. Зокрема, вони навчили його балансувати на двох ногах, а двома іншими ногами піднімати коробку і ставити її на стіл.