Умеющий ездить на коленях робот выиграл соревнования DARPA
Корейская команда Team Kaist стала победителем финала «олимпиады роботов» DARPA Robotics Challenge, соревнования автономных машин для спасательных операций, проводившегося 5-6 июня (6-7 июня по времени Москвы) 2015 года. По данным сайта соревнований, корейцы представили робота DRC-Hubo, который сумел успешно справиться со всеми заданиями, пройти испытательную трассу чуть больше чем за 44 минуты и заработать максимальные восемь очков. Team Kaist получила приз в размере двух миллионов долларов.
Разработка робота DRC-Hubo велась корейской командой с 2002 года. В проекте также участвовал флоридский Университет Дрексела, который первым представил этого робота на соревнования роботов DARPA Robotics Challenge. Сенсоры и программное обеспечение андроида позволяют ему формировать трехмерную карту местности, распознавать объекты и взаимодействовать с ними. Для последней версии DRC-Hubo инженеры полностью переписали алгоритм хождения, сделав робота более устойчивым.
Особенностью DRC-Hubo являются специальные колеса на «коленях» его «ног». Каждое колесо соединено с электромотором. Таким образом робот может становиться на «колени» и при помощи колес ехать в нужном направлении. Благодаря этому на несложных участках местности скорость передвижения DRC-Hubo значительно возрастает. Рост разработанного корейцами робота составляет 180 сантиметров, а масса — 80 килограммов.
Второе и третье место в конкурсе DARPA Robotics Challenge заняли американские команды Team IHMC Robotics и Tartan Rescue. Они получили призы в размере одного миллионов и 500 тысяч долларов соответственно. Эти разработчики выставили на соревнования роботов Running Man и CHIMP. Как ожидается, с командой, занявшей первое место, будет подписан контракт на разработку, производство и поставку роботов для поисково-спасательных операций.
О программе DARPA Robotics Challenge Пентагон объявил в начале 2013 года. По итогам соревнования военные планировали выявить такую машину, которая могла бы свободно передвигаться по неровной поверхности и обломкам, использовать электрический и обычный инструмент, управлять транспортными средствами и быть достаточно самостоятельной для того, чтобы контролировать ее действия мог даже неквалифицированный человек. При этом рассматривались и сценарии полностью автономного функционирования робота.
Новый робот должен будет практически полностью заменить человека при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, подобных аварии на японской АЭС «Фукусима-1», утечке нефти на скважине Deepwater Horizon в Мексиканском заливе или обрушению шахты в Чили. Во время соревнования роботы управляли автомобилями, выходили из них, открывали двери, вращали вентили на трубах, сверлили отверстия в стене с помощью дрели в указанной точке, преодолевали завалы и ходили по лестницам.
Его система управления автоматически находит оптимальные точки в воздушных потоках
Инженеры разработали алгоритм управления для беспилотников самолетного типа, который позволяет парить на восходящих воздушных потоках, расходуя в 150 раз меньше энергии, чем при активном полете с работающим двигателем. Алгоритм отслеживает и подстраивается под непрерывно изменяющиеся воздушные потоки, сохраняя высоту. Препринт доступен на arXiv.org. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Беспилотники самолетного типа более энергоэффективны, чем мультикоптеры. Благодаря крыльям они способны преодолевать большие дистанции и могут гораздо дольше находиться в воздухе. Причем эти параметры могут быть увеличены за счет парения — планирующего полета, в котором аппарат использует восходящие воздушные потоки для удержания в воздухе без использования тяги двигателей, аналогично тому, как это делают некоторые птицы. Группа инженеров под руководством Гвидо де Круна (Guido de Croon) из Делфтского технического университета разработала систему управления, которая позволяет беспилотникам самолетного типа без какой-либо предварительной информации о поле ветра самостоятельно находить оптимальные точки в восходящих воздушных потоках и использовать их для длительного парения с минимальным расходом энергии. В системе управления вместо обычного ПИД-регулятора используется метод инкрементальной нелинейной динамической инверсии, контролирующий угловое ускорение, подстраивая его под желаемые значения. Система управления может без изменения настроек работать и в режиме парения, и при полете с включенным двигателем во время поиска новых оптимальных точек в воздушных потоках или для компенсации резких порывов ветра. Для поиска оптимальных точек в поле ветра, в которых скорость снижения полностью компенсируется восходящим потоком воздуха, применяется алгоритм имитации отжига. Он случайно выбирает направления в пространстве пытаясь найти такую точку, в которой беспилотник может устойчиво лететь с минимально возможной тягой двигателя. Для тестов инженеры построили 3D-печатный прототип на основе модели радиоуправляемого самолета Eclipson model C. Он имеет размах крыла 1100 миллиметров и массу 716 грамм вместе с аккумуляторной батареей. В качестве полетного контроллера применяется Pixhawk 4. Помимо установленного под крылом и откалиброванного в аэродинамической трубе сенсора скорости, беспилотник имеет GPS-модуль для отслеживания положения во время полетов на открытом воздухе. В помещении применяется оптическая система Optitrack. Испытания проводились в аэродинамической трубе, возле которой установили наклонную рампу, для создания восходящего воздушного потока. Прототип запускали в воздушном потоке сначала на ручном управлении, после чего включали автопилот. Разработчики провели эксперименты двух типов. В первом они постепенно изменяли скорость воздушного потока от 8,5 до 9,8 метров в секунду при фиксированном угле наклона рампы. Во втором эксперименте скорость воздушного потока оставалась неизменной, зато менялся угол установки подиума. В обоих случаях алгоритм системы управления быстро находил в поле ветра точки, в которых мог поддерживать планирующий полет в течение более чем 25 минут, лишь изредка задействуя тягу двигателя в среднем лишь на 0,25 процента от максимальной, хотя при таких значениях воздушного потока для поддержания обычного полета требуется около 38 процентов. При изменении поля ветра из-за изменившегося угла наклона рампы или скорости воздушного потока алгоритм успешно находил и удерживал новое положение равновесия. В будущем инженеры планируют провести испытания на открытом воздухе. https://www.youtube.com/watch?v=b_YLoinHepo Американские инженеры и планетологи предложили использовать планер, способный длительное время держаться в воздухе за счет восходящих потоков и термиков, для изучения каньонов Марса. Предполагается, что такие аппараты с надувными разворачиваемыми крыльями могут стартовать с аэростата или дирижабля и затем планировать в атмосфере Марса от 20 минут до суток.