Робота с манипулятором научили балансировать на шаре
Швейцарские инженеры разработали алгоритм управления нестабильным роботом с манипулятором, способный одновременно учитывать текущую задачу манипулятора и балансировать корпус. Разработчики продемонстрировали работу алгоритма на примере робота, передвигающегося на шаре, научив его перемещаться в заданную точку, даже при наличии внешних возмущений, а также открывать дверь. Посвященная разработке статья будет опубликована в журнале IEEE Robotics and Automation Letters, а ее препринт доступен на arXiv.org.
Многие роботы, к примеру, практически все колесные, стабильны и не падают при остановке. Некоторые же имеют нестабильную конструкцию и им необходимо постоянно поддерживать баланс. К примеру, нестабильны многие двуногие роботы. Сама по себе задача балансирования в таких роботах достаточно давно изучена и решена, однако не всегда алгоритмы балансирования позволяют одновременно стабилизировать положение робота и выполнять другую задачу с помощью его рук. А те алгоритмы, которые способны выполнять обе задачи, делают это в два отдельных этапа, что делает их слабоприменимыми в сильно нестабильных роботах, таких как балансирующий на шаре робот Rezero.
Инженеры из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Марко Хюттера (Marco Hutter) разработали алгоритм управления нестабильным роботом, который планирует движения для балансировки всего робота и выполнения задачи манипулятора в один этап, что повышает стабильность и расширяет возможности робота. Инженеры использовали в своей роботе робота Rezero, но они отмечают, что тот же принцип управления можно использовать и в других динамически балансирующих роботов, в том числе человекоподобных. Rezero стоит на шаре, который приводится в движение тремя колесами над ним. В верхней части установлен манипулятор с тремя степенями свободы.
Разработчики написали единый алгоритм, который учитывает состояние всех базовых частей робота (трех колес, управляющих шаром, и трех моторов, соединяющих сегменты манипулятора), а также отслеживает угловую и линейную скорость робота. Алгоритм получает двухсоставные задания, к примеру, требуемые положения конца манипулятора и основания шара, и в один этап рассчитывает команды для шести электромоторов в двигательной системе и манипуляторе. При этом он постоянно корректирует расчеты, сравнивая их с показаниями датчиков, что позволяет справляться с внешними возмущениями, например, от человека.
Ранее мы рассказывали о других нестабильных роботах. Например, недавно американские инженеры представили автономную версию одноногого робота Salto. Его стабилизация — еще более сложная задача, потому что он не может стоять на месте и вынужден постоянно подпрыгивать, корректируя свою траекторию в короткий момент, когда его нога касается пола. А британский инженеры создал нестабильного робота с четырьмя колесами Илона, что позволяет ему двигаться в любую сторону, несмотря на то, что колеса статично закреплены и не поворачиваются.
Управлять им может один человек
Инженеры из немецкого стартапа FORMIC Transportsysteme разработали полуавтоматическую систему для транспортировки тяжелых крупногабаритных грузов. Ее основной компонент — шестиколесные роботизированные платформы, каждая из которых способна перевозить на себе до 2,5 тонн груза. Несколько робоплатформ могут объединяться в единую группу с грузоподъемностью до 37,5 тонн, автоматически отслеживая и синхронизируя движения между собой, сообщает New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Когда в ограниченном пространстве производственного цеха требуется переместить объект, который имеет большие габариты и массу (крупногабаритный станок или другое тяжелое промышленное оборудование), то в такелажных работах задействуют подкатные роликовые системы перемещения. Они представляют собой отдельные небольшие тележки на роликах с плоской опорой для груза сверху. Несколько тележек подкатываются под груз и каждая принимает часть общей массы на себя. Однако существенным минусом такого подхода остается необходимость вручную контролировать дальнейшее перемещение груза. Инженеры из стартапа FORMIC Transportsysteme, созданного на базе Технологического института Карлсруэ, разработали роботизированный вариант подкатных платформ, с помощью которых можно автоматизировать процесс перемещения массивных крупногабаритных грузов. Каждая платформа представляет собой отдельного самодвижущегося робота на шести колесах — по три с каждой стороны. Благодаря такой конструкции робоплатформа способна двигаться вперед, назад, разворачиваться на месте, а также преодолевать небольшие неровности, встречающиеся на пути. https://www.youtube.com/watch?v=6JOdteRghJg Самостоятельно каждая платформа системы может перемещать на себе груз массой до 2,5 тонн и может поднимать грузы, расположенные на минимальной высоте от пола около 25 мм. Отдельные платформы способны объединяться в группу и действовать совместно как единое целое. В этом случае модули отслеживают и синхронизируют свое взаимное положение и перемещение с помощью встроенных видеокамер, а также обмениваясь радиосигналами. Управляет системой оператор с помощью пульта с джойстиками, на экране которого отображается текущее положение всех модулей, а также их взаимная ориентация относительно друг друга. К примеру, можно заставить платформы повернуть груз на месте вокруг вертикальной оси, проходящей через выбранную оператором точку. Для того чтобы выполнить эту команду, все составляющие группу модули автоматически разворачиваются на месте на нужные углы таким образом, чтобы их совместное движение в результате приводило к повороту установленного на них объекта вокруг заданной точки. Благодаря этому можно совершать точные маневры с грузом в ограниченном пространстве. https://www.youtube.com/watch?v=sKYYZj0_y0g На данный момент максимальное возможное число модулей в рое ограничено пятнадцатью из соображений безопасности управления ими, но в будущем количество может быть увеличено. Общая грузоподъемность пятнадцати робоплатформ составляет 37,5 тонн, однако, по словам разработчиков, для большинства работ будет достаточно трех, а управлять перемещением груза может один человек. Старт продаж системы должен начаться в этом году. А вот если груз упакован в контейнеры массой не более 25 килограмм, то не исключено, что работу с таким грузом в недалеком будущем можно будет доверить человекоподобному роботу Apollo, разрабатываемому американской компанией Apptronik. Несмотря на то, что Apollo позиционируется как робот общего назначения, на первое время его основной деятельностью должна стать работа с грузами на складах и в производственных помещениях.