Дрон научили подхватывать груз на лету
Американские инженеры разработали дрон, который может подлететь к предмету, захватить его без полной остановки и полететь с ним дальше. Этого удалось достичь благодаря мягкой конструкции захвата, смягчающей удар при контакте с предметом, а также алгоритмам управления, рассказывают авторы статьи на arXiv.org, которая будет представлена на конференции IROS 2021.
Мультикоптеры в основном используют для съемки с воздуха, но также их уже несколько лет предлагают применять и ограниченно применяют для доставки грузов, как правило, небольших и на небольшие расстояния. Это позволяет реализовать автоматическую доставку еды и товаров из магазинов без участия человека, что при качественной реализации может сделать ее дешевле и быстрее обычной доставки.
На пути к распространению такого типа доставки есть несколько технических преград. Например, поскольку дроны используют для полета очень быстро вращающиеся винты, для защиты человека от них приходится использовать те или иные решения, такие как защитная рама, лебедка для спуска груза с высоты или посадочный терминал. Но даже если не учитывать необходимость в безопасной передаче груза и обеспечить ее без участия человека, то при захвате или сдаче груза дронам приходится зависать на месте и тратить на эту процедуру заметную часть энергии, которой и так обычно хватает всего на 20-30 минут полета. Снизить эти затраты можно благодаря динамическому захвату и выпуску груза, но это довольно сложный процесс: при первичном контакте жесткого корпуса дрона с жестким грузом на дрон начинают действовать дополнительные силы, затрудняющие ему поддержание баланса и способные привести к потере устойчивости.
Инженеры из Массачусетского технологического института под руководством Луки Карлоне (Luca Carlone) разработали дрон и алгоритмы управления, позволяющие захватывать грузы на лету без полной остановки. Дрон построен по классической схеме квадрокоптера, но имеет ключевое отличие от аналогов, позволяющее хватать объекты на лету — мягкие посадочные опоры, которые одновременно выступают в качестве захвата. Всего у дрона четыре опоры или пальца, с которым их сравнивают сами авторы. Опоры состоит из четырех сегментов, которые могут отклоняться относительно друг друга на 90 градусов (последний сегмент отклоняется лишь на 30 градусов). Они выполнены из силиконового эластомера и приводятся в движение тросами, проходящими через каналы в сегментах. В основании каждой опоры есть мотор, который натягивает трос и тем самым заставляет всю конструкцию изгибаться подобно тому, как изгибаются пальцы при натяжении сухожилий.
Алгоритм управления дроном условно можно разбить на две фазы. Изначально он рассчитывает траекторию движения самого дрона, позволяющую ему прийти в оптимальное положение для захвата предмета, а затем исходя из траектории дрона рассчитывает команды для захвата. Фаза захвата тоже состоит из двух этапов: на первом дрон долетает до предмета и передние опоры оказываются над ним, после чего наступает фаза схватывания.
Авторы успешно проверили конструкцию дрона и алгоритмы управления на тестовых грузах и продемонстрировали ролик с испытаниями. Они отмечают, что пока алгоритмы недостаточно учитывают влияние экранного эффекта, перекрытия потоков воздуха грузом и другие аэродинамические эффекты, влияющие на стабилизацию дрона. Кроме того, поскольку целью работы была первичная проверка нового подхода к захвату предметов, положение дрона во время полетов отслеживалось с помощью внешней инфракрасной системы движения, поэтому для использования дрона на практике ее необходимо будет заменить на локальную, встроенную в сам летательный аппарат.
В прошлом году японские инженеры решили проблему безостановочной передачи груза дрону, использовав другой подход. Вместо того чтобы адаптировать для этого дрон, они создали систему, которая сама отслеживает положение дрона и располагает груз так, чтобы он мог захватить его крюком, просто летя прямо без необходимости в каких-либо коррекциях траектории.
Григорий Копиев
Он может поднимать груз до 25 килограмм
Американская компания Apptronik представила раннюю версию прототипа гуманоидного робота общего назначения Apollo. Его рост составляет 173 сантиметра, масса — 73 килограмма. Заряда батареи хватает на четыре часа работы. В текущей версии Apollo может поднимать до 25 килограмм и предназначен для работы на складах, однако в будущем список возможностей и сфер применения будет расширяться, сообщает New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера В последнее время сразу несколько компаний анонсировали разработку собственных человекоподобных роботов общего назначения. Среди них, например, производитель экзоскелетов Fourier Intelligence и робототехническая компания Unitree, известная прежде всего своими четвероногими роботами. К разработке собственного человекоподобного робота приступила даже Tesla, которая недавно представила обновленную версию робота Optimus. Такой всплеск интереса к роботам, конструктивно повторяющим анатомию человека, в первую очередь связан с их ключевой способностью функционировать в той же среде, где работает и живет человек. Они могут передвигаться по тем же помещениям, взаимодействовать с теми же инструментами и предметами без необходимости специально что-либо менять и перестраивать. В перспективе человекоподобные роботы смогут заменить собой людей на тяжелых и опасных для здоровья работах. Недавно список компаний-разработчиков пополнила американская компания Apptronik из штата Техас. Основанная в 2016 году сотрудниками лаборатории Human Centered Robotics Lab Техасского университета в Остине, Apptronik за время своего существования уже успела поработать над десятком проектов. Среди них, например, человекоподобный робот Valkyrie, созданный по заказу NASA, а также телеоперационный робот Astra. Прототип человекоподобного робота, разработку которого недавно анонсировала компания, получил название Apollo. Его высота составляет 173 сантиметра. При собственной массе 73 килограмм Apollo может поднимать грузы до 25 килограмм, что, для сравнения, больше грузоподъемности робота Optimus на 25 процентов. Одного заряда батареи хватает на четыре часа работы Apollo. При этом батарею можно быстро заменить на новую без длительного перерыва на зарядку. Также при необходимости Apollo может работать от электросети. https://www.youtube.com/watch?v=uJOA5IDaL5g Робот имеет модульную конструкцию — его верхняя часть может быть установлена на колесную платформу или на неподвижную опору, если нет необходимости в передвижениях робота. Для коммуникации с человеком на лицевой части головы Apollo есть светодиодная подсветка вокруг глаз-видеокамер и индикатор на основе технологии электронных чернил, на котором кроме рта, изображающего эмоции, может отображаться текстовая и графическая информация. Для этой же цели на груди робота расположен большой информационный OLED-дисплей. В ближайшей перспективе основным предназначением Apollo станет работа на складах и в производственных помещениях, где он будет переносить и сортировать грузы. Однако в дальнейшем с развитием аппаратного и программного обеспечения платформы Apollo, которую в Apptronik планируют сделать доступной для сторонних разработчиков, будут расти и возможности робота. В компании считают, что в будущем робот найдет применение и в других сферах, например, в строительстве, нефтегазовой отрасли, производстве электроники, торговле, курьерской доставке, уходе за пожилыми людьми и пациентами, которым требуется реабилитация. На данный момент представлена ранняя альфа-версия. Серийный Apollo компания планирует выпустить в 2024 году, а старт продаж можно ожидать не ранее 2025 года. Основное предназначение робота Digit от компании Agility Robotics также связано с переноской грузов на складах. Его отличительной особенность стала конструкция ног, колени которых выгнуты в обратную сторону. Недавно компания представила обновленную версию Digit, у которой появилась голова и манипуляторы на руках.