Разработан новый метод сохранения равновесия роботов
Futurvector-RTD, Boris Sivko
Разработан новый метод сохранения равновесия роботов
Для построения программы балансировки двуногого механизма авторы новой
системы воспользовались, как ни парадоксально, принципами управления,
помогающими роботу хватать предметы на лету.
Интересная работа выполнена в институте роботов и мехатроники
(Institute of Robotics and Mechatronics) германского аэрокосмического
центра. Здесь создали экспериментального двуногого робота DLR-Biped,
основанного на лёгких манипуляторах KUKA LWR.
Робот успешно балансирует на качающейся доске, сохраняет равновесие
при боковых ударах (например, пятикилограммового мяча), сообщает IEEE
Spectrum.
И делает он это не вполне обычным способом. Дело в том, что DLR-Biped
является родственником "Джастина", виртуозно ловящего быстро летящие
мячики. Чтобы справляться со своим трюком, <<Джастин>> должен видеть эти
мячи и прогнозировать их траекторию. Но не только это. Поймав
массивный и быстрый предмет, робот мгновенно вычисляет динамическое
возмущение, которое удар вносит в систему, и рассчитывает
компенсирующий момент во всех своих суставах, чтобы нейтрализовать это
возмущение и не упасть.
Теперь этот же принцип авторы системы перенесли на кибернетические
ноги. Компьютер на лету вычисляет желаемые силы и крутящие моменты в
сочленениях, чтобы восстановить равновесие, когда оно нарушено. Причём
в расчётах учитываются силы трения в точках контакта ног с землёй.
Этот подход отличается от самого распространённого в мире ходячих
роботов принципа <<точки нулевого момента>> (Zero Moment Point).
Последний полагается на датчики усилия в стопах машины и контур
обратной связи, которые помогают двигателям корректировать положение
робота, постоянно приближая его к теоретической точке равновесия.
<<Хватательный>> алгоритм не нуждается в показаниях сенсоров на
подошвах. Сразу после того, как к роботу была приложена внешняя сила
(хотя бы рукой экспериментатора), машина находит оптимальное
соотношение опорных усилий и по цепочке - усилия и перемещения во всех
узлах, помогающие противостоять новой нагрузке.
В этом плане машина похожа на человека, который инстинктивно напрягает
мышцы при внезапном толчке в бок или в спину.
Последние результаты опытов со своей машиной немцы представили на
конференции по гуманоидным роботам Humanoids 2011, прошедшей в конце
октября в Словении. В дальнейшем авторы системы надеются расширить
алгоритм реакции на возмущающие действия так, чтобы робот смог ещё и
свободно ходить.