Робот Salto став автономним і навчився стрибати на вулиці

Американські інженери розробили нову версію одноногого робота Salto-1P, який здатний за допомогою стрибків підтримувати себе у вертикальному положенні і забиратися на високі перешкоди. Оновлений робот не потребує зовнішньої системи відстеження рухів і покладається на свої датчики, що дозволяє використовувати його на вулиці або в будь-якому приміщенні, розповідає IEEE Spectrum. Розробка була представлена на конференції ICRA 2019.

Першу версію робота Salto інженери з Каліфорнійського університету в Берклі створили в 2016 році. Він має одну ногу з декількох сегментів, а також «хвіст» - довготривалий маховик з двома вантажами на кінцях, що дозволяє роботу нахилятися вперед і назад. Спочатку інженери використовували його для відносно простого завдання - підстрибування і відштовхування від стіни. За своєю конструкцією Salto являє собою підпружинений зворотний маятник, рухом якого можна керувати, змінюючи інтенсивність відштовхування ноги і кут її нахилу відносно корпусу і поверхні. Основи теорії управління підпружиненим зворотним маятником у 1980-х роках заклав Майк Рейберт, який згодом заснував Boston Dynamics, що спеціалізується на двоногих і чотирилапих роботах.

У 2017 році інженери представили Salto-1P - нову версію робота, якому додали два гвинти, що дозволяють керувати обертанням робота навколо вертикальної осі і його нахилом вбік. Крім того, інженери допрацювали алгоритм управління роботом для більшої точності його стрибків. Однак робот як і раніше мав серйозний недолік, що не давав застосовувати його на практиці. Справа в тому, що для розрахунку параметрів стрибків йому необхідні точні дані про своє становище, одержувані від зовнішньої високоточної системи захоплення руху. Вона складалася з інфрачервоних маркерів на самому роботі і декількох камер у приміщенні.

Нова версія робота здатна отримувати необхідні дані самостійно, що дозволяє використовувати робота в практично будь-яких умовах, в тому числі і на вулиці:

Інженери вирішили не використовувати датчики, що вимірюють зовнішні параметри, і вирішили обійтися показаннями самого робота. Як вихідні дані алгоритм управління роботом отримує показання датчиків кута повороту, встановлених на поліченнях сегментів ноги, електродвигуна ноги і двигуна, а також показання інерціального блоку, що вимірює загальне прискорення і обертання робота. Алгоритм приймає команду від користувача, розраховує параметри стрибка, в тому числі швидкості початку стрибка і приземлення, а також кути нахилу корпусу. Після кожного стрибка він порівнює розрахункові параметри з фактичними і коригує модель з урахуванням помилки.

Розробники провели експеримент з роботом, під час якого він стрибав, покладаючись на свої свідчення, але його рухи також відстежувалися зовнішньою системою. За більш ніж 200 секунд робот зробив більше 300 стрибків, а розраховане ним положення після експерименту відрізнялося на два метри, тобто помилка визначення місця розташування становить менше сантиметра на стрибок.

У 2016 році свого одноногого робота показали інженери з Disney. Він має іншу конструкцію, що складається з односегментної підпружиненої ноги і відхиляється в будь-який бік корпусу.