Creare un robot in grado di eseguire movimenti acrobatici come salti mortali o salti rotanti può essere molto impegnativo. In genere, infatti, questi robot richiedono sofisticati progetti hardware, pianificatori di movimento e algoritmi di controllo.
I ricercatori del Massachusetts Institute of Tecnologia (MIT) e l'Università del Massachusetts Amherst hanno recentemente progettato un nuovo robot umanoide supportato da un pianificatore di movimento kino-dinamico sensibile all'attuatore e da un controller di atterraggio. Questo progetto, presentato in un documento pre-pubblicato su arXiv, potrebbe consentire al robot umanoide di eseguire salti mortali all'indietro e altri movimenti acrobatici.
"In questo lavoro, abbiamo cercato di elaborare un algoritmo di controllo realistico per fare in modo che un vero robot umanoide esegua comportamenti acrobatici come il capovolgimento all'indietro / frontale / laterale, il salto rotante e il salto oltre un ostacolo", Donghyun Kim, uno dei ricercatori che ha sviluppato il software e il controller del robot. "Per fare ciò, abbiamo prima identificato sperimentalmente le prestazioni dell'attuatore e poi abbiamo rappresentato i limiti principali nel nostro pianificatore di movimento."
Per eseguire comportamenti altamente dinamici, i robot in genere devono fare un uso efficiente degli attuatori. La maggior parte dei progetti di robot esistenti, tuttavia, non affronta completamente le sfide e gli aspetti relativi all'hardware, come la caduta di tensione che può verificarsi durante i movimenti di coppia / velocità elevati.
Kim e il suo collega hanno sviluppato un nuovo metodo in grado di gestire i vincoli associati ai comportamenti dei robot altamente dinamici durante la pianificazione e il controllo del movimento. Combinato con il design del robot umanoide che hanno proposto, questo metodo potrebbe consentire movimenti più dinamici, come le acrobazie.
"La differenza più notevole tra il nuovo robot umanoide che abbiamo sviluppato e altri robot umanoidi sviluppati in passato sarebbero gli attuatori", ha detto Kim. “Le tecnologie degli attuatori sono state notevolmente migliorate e abbiamo dimostrato le prestazioni eccezionali nei robot quadrupedi, MIT Cheetah 1, 2, 3 e mini-ghepardi robot. La stessa tecnologia dell'attuatore, rappresentata da un controllo della coppia altamente retroazionabile, rapido e accurato e da un fattore di forma compatto e robusto, sarà utilizzata nel nuovo robot umanoide ".
A differenza di altri robot umanoidi sviluppati in passato, il nuovo robot progettato da uno dei ricercatori del team, chiamato Sangbae Kim, è estremamente dinamico ed efficiente. Ciò dovrebbe consentirgli di completare attività più impegnative e complesse.
"L'esecuzione di movimenti dinamici è difficile per i robot perché il loro operatore deve prima capire la correlazione tra hardware e software", ha detto Donghyun Kim. "In questo lavoro, abbiamo cercato di affrontare i limiti hardware critici al movimento dinamico nel nostro algoritmo di controllo sulla base dell'esperienza e della conoscenza accumulate sull'hardware del robot".
Kim ei suoi colleghi hanno testato il design del robot, il motion planner e il controller di atterraggio in simulazioni realistiche. Le loro scoperte sono molto promettenti, in quanto dimostrano che il robot umanoide del MIT dovrebbe essere in grado di eseguire una varietà di comportamenti acrobatici, tra cui salti mortali all'indietro, salti frontali e salti rotanti.
In futuro, il robot umanoide del MIT potrebbe rivelarsi altamente efficiente per completare un'ampia gamma di missioni complesse. Nel frattempo, i ricercatori hanno in programma di testare il loro design, il motion planner e l'algoritmo di controllo in scenari reali.
"Ora testeremo l'algoritmo di controllo sviluppato nel robot reale e continueremo a spingere in avanti la capacità dinamica dei robot con gambe", ha detto Kim. “Abbiamo anche in programma di incorporare un sistema di percezione nel nostro controllo algoritmo, per rendere i robot più capaci di rispondere al cambiamento dell'ambiente esterno ".