Двуногого робота научили держать «двухмерное» равновесие с помощью механики

Инженеры из Института человеческого и машинного мышления (IHMC) построили двуногого робота, который способен сохранять равновесие в одной плоскости без получения данных с датчиков. Кратко о роботе рассказывает MIT Technology Review.

Одна из основных проблем двуногих роботов — сохранение равновесия. Роботу необходимо сопоставлять показания датчиков с текущим положением в пространстве и порой необходимо учитывать дополнительные условия — например, твердость и устойчивость поверхности. Время от времени теряют равновесие и падают даже современные роботы, в том числе участники «робоолимпиады» DARPA Robotics Challenge. 

Инженеры из IHMC спроектировали робота Planar Elliptical Runner, который способен самостоятельно адаптироваться к скорости бега исключительно благодаря конструкции ног. Таким образом, робот поддерживает равновесие в плоскости, не падая вперед или назад. Робот не использует каких-либо датчиков и вычислительных модулей, в движение устройство приводится единственным электромотором, усилие с которого распределяется на две ноги, которые совершают эллиптические движения. При этом в движении робот сохраняет равновесие исключительно за счет дизайна конструкции.

Сами разработчики описывают принцип работы ног робота словами «реактивная упругость». «Если выставленная вперед нога робота чувствует сопротивление, то она использует большее усилие на шаге, одновременно влияя на следующий шаг второй ноги», — объясняют разработчики принцип распределения усилия между ногами Planar Elliptical Runner. 

При демонстрации возможностей устройства для канала Discovery его испытали на беговой дорожке, а также заставили бежать за движущимся автомобилем.На данный момент Planar Elliptical Runner развивает скорость до 16 километров в час, но не может полностью самостоятельно поддерживать равновесие и заваливается во время бега на бок, поэтому в конструкции робота используются боковые поддержки, которыми он опирается на стеклянные стены. Тем не менее, в IHMC уже смоделировали устройство, которое сможет бежать на двух ногах, полностью сохраняя равновесие за счет собственной конструкции. 

Ранее разработчики из IHMC уже демонстрировали свои наработки в области сохранения равновесия на примере гуманоидного робота Atlas. Робот научился по-человечески ходить по развалинам и балансировать на одной ноге. Кроме того, для проверки работоспособности Atlas научили делать «домашнюю уборку» вместо стандартных тестов, которые многократно задействуют различные части тела робота в разных движениях.

Существуют и другие роботы, способные сохранять равновесие в сложных ситуациях, в том числе при выполнении динамических движений. Например, робот Handle от Boston Dynamics умеет съезжать по ступенькам или скользкому склону, а также на ходу перепрыгивает препятствия высотой до 1,2 метра.

Николай Воронцов