Американские инженеры создали систему для удаленного управления экспериментальным двуногим роботом. Ее отличие от большинства подобных систем заключается в том, что оператор не только управляет движением робота, но и получает обратную связь — например, когда робота толкают. Кроме того, разработчики использовали в системе пропорциональную передачу движений, учитывающую разницу в размерах, массе и конструкции между человеком и роботом. Статья опубликована в журнале Science Robotics.
В последние годы в области ходячих роботов произошел резкий скачок развития. Некоторые разработки, к примеру, робот Atlas от Boston Dynamics, уже обладают впечатляющими возможностями. Однако даже их недостаточно для полноценного применения. Например, одна из самых перспективных областей применения двуногих роботов — устранение последствий природных и техногенных катастроф. Чтобы робот мог полноценно заменить спасателей в таких условиях, он должен не только шагать по развалинам, сохраняя равновесие, но и открывать двери, поворачивать краны, двигать большие конструкции и выполнять другие простые для людей, но сложные для машин действия.
У создания универсальных роботов есть альтернатива в виде телеуправления. Это позволяет частично использовать человека вместо сложных алгоритмов управления и датчиков. Однако у многих существующих телеуправляемых роботов есть недостатки. Главный из них заключается в отсутствии у многих таких разработок обратной связи. Кроме того, даже если она есть, синхронизация движений между оператором и роботом обычно не учитывает разницу в пропорциях, скорости движения и других важных параметрах.
Жуан Рамос (Joao Ramos) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Санг-Бэ Ким (Sangbae Kim) из Массачусетского технологического института создали двуногого робота Little HERMES, названного так по аналогии с более ранним и большим по размеру роботом HERMES. Он представляет собой двуногую конструкцию с двухсекционными ногами. Между собой, а также с общим центром ноги связаны мощными актуаторами. Кроме того, в основании каждой ноги установлено по четыре пьезоэлектрических датчика давления. Поскольку инженеры решали в рамках этой работы частную задачу, а не создавали полноценного универсального робота, он крепится штангой, удерживающей его и не дающей падать вперед или назад.
Робот управляется командами от стенда, на котором располагается оператор. Он, как и робот, механически связан со стендом с помощью двух двухсекционных штанг снизу (по одной на каждую ногу) и двух сверху, прикрепленных через жилет. Кроме того, пол, на котором стоит оператор, установлен на датчики давления, что позволяет рассчитывать силу, с которой ноги давят на пол.
Движения между оператором и роботом синхронизируются не напрямую. Вместо этого разработчики создали две модели, описывающие оператора и робота. Инженеры упростили задачу до обратного маятника, состоящего из центра масс сверху и жесткого стержня. Такая схема передачи данных о движениях позволяет корректно передавать движения между оператором и роботом, учитывая разницу в размерах.
Авторы показали на видео примеры того, что робот способен повторять движения человека при шагании и подпрыгивании вверх. Кроме того, на ролике можно видеть, что если робота толкают, он передает движение человеку, а тот компенсирует внешнее воздействие, тем самым спасая себя и робота от падения. Наконец, инженеры проверили схему со стабилизацией не в поперечной, а в продольной плоскости, при которой робот двигается вперед, когда человек шагает на месте.
Телеуправляемых роботов ранее создавали и другие инженеры. К примеру, в 2017 году такого робота представила Toyota. А европейские инженеры с 2018 года развивают проект телеуправляемого робокентавра. В конце года они научили его считывать положение тела человека и повторять его. Таким образом можно не только двигать самого робота, но и, например, поднимать предметы.
Григорий Копиев
Он весит около 500 килограмм
Китайская компания Unitree Robotics представила большого пилотируемого человекоподобного робота-меха GD01. Он имеет рост выше человеческого и массу около 500 килограмм вместе с пилотом. В области его торса расположена кабина с креслом, оборудованная каркасом безопасности. В начале опубликованного на YouTube видеоролика GD01 самостоятельно выходит из производственного помещения, после чего пилот забирается внутрь кабины по элементам конструкции и садится в кресло, пристегиваясь ремнями. Помимо ходьбы на двух ногах, робот может передвигаться на четырех конечностях, отклоняясь назад и опираясь руками о землю. Цена модели начинается от 650 тысяч долларов США.