Двоногий телекерований робот використовував людину для утримання своєї рівноваги

Американські інженери створили систему для віддаленого управління експериментальним двоногим роботом. Її відмінність від більшості подібних систем полягає в тому, що оператор не тільки управляє рухом робота, але і отримує зворотний зв'язок - наприклад, коли робота штовхають. Крім того, розробники використовували в системі пропорційну передачу рухів, що враховує різницю в розмірах, масі та конструкції між людиною і роботом. Стаття опублікована в журналі.

В останні роки в області ходячих роботів стався різкий стрибок розвитку. Деякі розробки, наприклад, робот Atlas від Boston Dynamics, вже володіють вражаючими можливостями. Однак навіть їх недостатньо для повноцінного застосування. Наприклад, одна з найперспективніших областей застосування двоногих роботів - усунення наслідків природних і техногенних катастроф. Щоб робот міг повноцінно замінити рятувальників в таких умовах, він повинен не тільки крокувати по руїнах, зберігаючи рівновагу, але і відкривати двері, повертати крани, рухати великі конструкції і виконувати інші прості для людей, але складні для машин дії.

Створення універсальних роботів має альтернативу у вигляді телеуправління. Це дозволяє частково використовувати людину замість складних алгоритмів управління і датчиків. Однак у багатьох наявних групованих роботів є недоліки. Головний з них полягає у відсутності у багатьох таких розробок зворотного зв'язку. Крім того, навіть якщо вона є, синхронізація рухів між оператором і роботом зазвичай не враховує різницю в пропорціях, швидкості руху та інших важливих параметрах.

Жуан Рамос (Joao Ramos) з Іллінойського університету в Урбані-Шампейні і Санг-Бе Кім (Sangbae Kim) з Массачусетського технологічного інституту створили двоногого робота Little HERMES, названого так за аналогією з більш раннім і великим за розміром роботом HERMES. Він являє собою двоногу конструкцію з двосекційними ногами. Між собою, а також із загальним центром ноги пов'язані потужними актуаторами. Крім того, в підставі кожної ноги встановлено по чотири п'єзоелектричні датчики тиску. Оскільки інженери вирішували в рамках цієї роботи приватне завдання, а не створювали повноцінного універсального робота, він кріпиться штангою, що утримує його і не дає падати вперед або назад.

Робот керується командами від стенду, на якому розташовується оператор. Він, як і робот, механічно пов'язаний зі стендом за допомогою двох двосекційних штанг знизу (по одній на кожну ногу) і двох зверху, прикріплених через жилет. Крім того, підлогу, на якій стоїть оператор, встановлено на датчики тиску, що дозволяє розраховувати силу, з якої ноги тиснуть на підлогу.

Рухи між оператором і роботом синхронізуються не безпосередньо. Замість цього розробники створили дві моделі, що описують оператора і робота. Інженери спростили завдання до зворотного маятника, що складається з центру мас зверху і жорсткого стрижня. Така схема передачі даних про рухи дозволяє коректно передавати рухи між оператором і роботом, враховуючи різницю в розмірах.

Автори показали на відео приклади того, що робот здатний повторювати рухи людини при крокуванні і підстрибуванні вгору. Крім того, на ролику можна бачити, що якщо робота штовхають, він передає рух людині, а той компенсує зовнішній вплив, тим самим рятуючи себе і робота від падіння. Нарешті, інженери перевірили схему зі стабілізацією не в поперечній, а в поздовжній площині, при якій робот рухається вперед, коли людина крокує на місці.

Телекерованих роботів раніше створювали й інші інженери. Наприклад, у 2017 році такого робота представила Toyota. А європейські інженери з 2018 року розвивають проект телекерованого робокентавра. Наприкінці року вони навчили його зчитувати становище тіла людини і повторювати його. Таким чином можна не тільки рухати самого робота, але і, наприклад, піднімати предмети.