Европейцы представили телеуправляемого робокентавра
Европейские инженеры представили роботизированную платформу Centauro, представляющую собой четвероногого робота с колесами на концах ног и двумя руками с манипуляторами. Робот управляется оператором и предназначен для выполнения сложных работ в рамках спасательных операций, рассказали разработчики изданию IEEE Spectrum.
Поскольку работа в местах стихийных бедствий и технологических катастроф опасна для спасателей и других специалистов, инженеры разрабатывают автономных или телеуправляемых роботов для проведения работ в таких местах. При этом разработчикам приходится решать множество сложных задач. К примеру, обычный колесный робот не способен передвигаться по завалам, поэтому для таких условий обычно применяют четвероногих роботов, для движения которых нужны гораздо более сложные алгоритмы. Кроме того, для эффективной работы робот должен быть оснащен удобной для оператора системой управления.
Разработчики из Итальянского технологического института и Боннского университета представили робота Centauro, обладающего необходимыми качествами для удобной работы удаленного оператора в сложных условиях. Его конструкция, напоминающая кентавра, основана на более раннем и менее совершенном роботе Momaro. Робот оснащен четырьмя ногами с шестью степенями свободы. На конце каждой ноги установлено поворотное колесо из алюминия, покрытое слоем полимера. Разработчики показали, как робот ездит на колесах, но они также утверждают, что он может ходить на ногах и подниматься на препятствия, и собираются продемонстрировать это в конце года.
В верхней части корпуса робота установлены две руки, на конце которых установлены адаптеры, позволяющие подключать манипуляторы различных типов. Робот создан частично автономным — он принимает от оператора высокоуровневые команды и самостоятельно превращает их в низкоуровневые команды для отдельных элементов. Разработчики не раскрывают технических подробностей проекта, но на демонстрационном ролике можно видеть, что он робот оснащен множеством визуальных датчиков разных типов: лидаром, камерой глубины Microsoft Kinect, а также несколькими обычными камерами, направленными в разные стороны. Робот имеет высоту 1,5 метра, массу 93 килограмма и аккумуляторы, позволяющие ему работать на протяжении 2,5 часа.
Для управления роботом инженеры разрабатывают систему, состоящую из экзоскелета для рук, позволяющего управлять руками робота, педалей под ногами для управления перемещением робота и шлема виртуальной реальности для отображения данных с датчиков робота.
Ранее похожую концепцию применили несколько других разработчиков телеуправляемых роботов. Компания Sarcos Robotics создала двурукого робота на гусеничной платформе, чья конструкция рук и корпуса пропорциональна человеческому телу, что должно упростить управление роботом. Как и Centauro, он управляется с помощью специального экзоскелета. А компания Toyota представила в конце 2017 года гуманоидного шагающего робота с похожим управлением.
Григорий Копиев
Алгоритм уменьшает время простоя на 78 процентов
Инженеры из Японии создали алгоритм машинного обучения, который автоматически стимулирует таракана-киборга больше двигаться и не позволяет ему долго оставаться в одном месте. Движение таракана контролируется с помощью электроимпульсов, генерируемых рюкзачком с системой дистанционного управления. Алгоритм увеличил на 70 процентов среднюю дистанцию, пройденную киборгом, и снизил время простоя таракана на 78 процентов. Статья опубликована в Cyborg and Bionic Systems. Миниатюрные роботы могут пригодиться в самых разных сферах: от ремонта авиационных двигателей до поиска выживших под завалами. Однако из-за недостаточной развитости компактной компонентной базы, в особенности актуаторов и источников питания, это все еще сложная инженерная задача, и большинство проектов остаются на уровне лабораторных прототипов. Одно из альтернативных решений состоит в использовании живых организмов, например, тараканов или даже летающих насекомых, которые уже обладают способностью к эффективному передвижению. В их организм внедряют электроды, через которые подключаются электронные модули, контролирующие перемещения насекомого за счет электростимуляции. Однако насекомые-киборги не полностью контролируются электронными системами. Они сохраняют свои особенности поведения, которые могут ограничивать их перемещение. Например, мадагаскарские свистящие тараканы, которые часто используются в экспериментах, склонны к снижению активности в ярко освещенных областях и при недостаточно высокой температуре. Кроме того, они предпочитают бегать вдоль стен, а не по открытым пространствам. Это приводит к сложностям в использовании насекомых-киборгов и требует оптимизации стимулирующих сигналов управления. Группа инженеров под руководством Кейсуке Морисима (Keisuke Morishima) из Университета Осаки внедрила в систему управления тараканом-киборгом алгоритм машинного обучения, который позволяет автоматически стимулировать передвижение насекомого, чтобы оно не оставалось на одном месте. Так же, как и предыдущие исследователи, инженеры использовали особь мадагаскарского шипящего таракана из-за его больших размеров, достигающих семи сантиметров. Для передачи стимулирующих сигналов в усикообразные органы в задней части таракана (церки) были имплантированы платиновые электроды, соединенные медными проводами с приклеенным на спину насекомого шестиграммовым рюкзачком с электронными компонентами. Данные о движении насекомого получают с помощью встроенного в рюкзак инерционного измерительного модуля, который с помощью акселерометра и гироскопа определяет текущие линейное ускорение и угловую скорость таракана. Эта информация по беспроводному каналу связи передается на персональный компьютер на вход алгоритма машинного обучения. Из данных, разбитых на окна по 1,5 секунды, извлекаются признаки, которые затем поступают на вход классификатора, определяющего двигается насекомое или нет. В случае, если таракан остается неподвижным дольше заданного времени, на его церки подаются электрические импульсы. Наиболее эффективным алгоритмом классификации в представленной задаче оказался метод опорных векторов. Для экспериментов инженеры построили арену в форме окружности, над которой разместили камеру для отслеживания реального положения насекомого. Без дополнительной электростимуляции три таракана, использованные в тестах, стремились оставаться в периферийной области у стен арены и избегали открытого пространства большую часть времени. Использование алгоритма и электростимуляции позволило снизить время простоя в среднем на 78 процентов, а время поиска пройденную дистанцию увеличить на 68 и 70 процентов соответственно. При этом среднее время электростимуляции для всех тараканов составило всего 3,4 секунды. Таким образом алгоритм позволяет снизить количество сигналов электростимуляции и тем самым предотвратить утомление животного. Ранее мы рассказывали про американских инженеров, которые разработали носимую поворотную монохромную камеру для жуков и микророботов. Благодаря ее небольшой массе, которая составляет менее четверти грамма, насекомые с ней могут свободно двигаться и балансировать.