Het creëren van een robot die acrobatische bewegingen kan uitvoeren, zoals salto's of draaiende sprongen, kan een grote uitdaging zijn. In feite vereisen deze robots geavanceerde hardware-ontwerpen, bewegingsplanners en besturingsalgoritmen.
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technologie (MIT) en de Universiteit van Massachusetts Amherst hebben onlangs een nieuwe mensachtige robot ontworpen, ondersteund door een actuatorbewuste kino-dynamische bewegingsplanner en een landingscontroller. Dit ontwerp, gepresenteerd in een artikel dat vooraf op arXiv is gepubliceerd, zou de mensachtige robot in staat kunnen stellen backflips en andere acrobatische bewegingen uit te voeren.
"In dit werk hebben we geprobeerd een realistisch besturingsalgoritme te bedenken om een echte mensachtige robot acrobatisch gedrag te laten vertonen, zoals achterwaarts / voorwaarts / zijwaarts kantelen, draaiende sprong en springen over een obstakel", zegt Donghyun Kim, een van de onderzoekers. die de software en controller van de robot heeft ontwikkeld. "Om dat te doen, hebben we eerst experimenteel de prestaties van de actuator geïdentificeerd en vervolgens de belangrijkste beperkingen in onze bewegingsplanner weergegeven."
Om zeer dynamisch gedrag te vertonen, moeten robots doorgaans efficiënt gebruik maken van actuatoren. De meeste bestaande robotontwerpen gaan echter niet volledig in op hardware-gerelateerde uitdagingen en aspecten, zoals de spanningsval die kan optreden tijdens bewegingen met hoge koppel / snelheid.
Kim en zijn collega hebben een nieuwe methode ontwikkeld die het hoofd kan bieden aan de beperkingen die gepaard gaan met zeer dynamisch robotgedrag tijdens bewegingsplanning en -controle. In combinatie met het humanoïde robotontwerp dat ze voorstelden, zou deze methode meer dynamische bewegingen mogelijk kunnen maken, zoals acrobatiek.
"Het meest opvallende verschil tussen de nieuwe mensachtige robot die we hebben ontwikkeld en andere mensachtige robots die in het verleden zijn ontwikkeld, zijn de actuatoren", zei Kim. “Actuatortechnologieën zijn drastisch verbeterd en we hebben de uitstekende prestaties aangetoond van de viervoeterrobots, MIT Cheetah 1, 2, 3 en mini-cheetah-robots. Dezelfde actuatortechnologie, vertegenwoordigd door een zeer terug te rijden, snelle en nauwkeurige koppelregeling en een compacte en robuuste vormfactor, zal worden gebruikt in de nieuwe mensachtige robot. "
In tegenstelling tot andere humanoïde robots die in het verleden zijn ontwikkeld, is de nieuwe robot die is ontworpen door een van de onderzoekers in het team, genaamd Sangbae Kim, extreem dynamisch en efficiënt. Dit zou het mogelijk moeten maken om meer veeleisende en complexe taken uit te voeren.
"Het uitvoeren van dynamische bewegingen is een uitdaging voor robots omdat hun operator eerst de correlatie tussen hardware en software moet begrijpen", zei Donghyun Kim. "In dit werk hebben we geprobeerd de kritieke hardwarelimieten bij dynamische beweging aan te pakken in ons besturingsalgoritme op basis van de opgebouwde ervaring en kennis over robothardware."
Kim en zijn collega's hebben hun robotontwerp, bewegingsplanner en landingscontroller getest in realistische simulaties. Hun bevindingen zijn veelbelovend, omdat ze aantonen dat de MIT-mensachtige robot in staat zou moeten zijn om een verscheidenheid aan acrobatisch gedrag uit te voeren, waaronder backflips, frontflips en draaiende sprongen.
In de toekomst zou de MIT humanoïde robot zeer efficiënt kunnen blijken te zijn voor het voltooien van een breed scala aan complexe missies. Ondertussen zijn de onderzoekers van plan hun ontwerp, bewegingsplanner en besturingsalgoritme te testen in realistische scenario's.
"We zullen nu het ontwikkelde besturingsalgoritme in de echte robot testen en de dynamische mogelijkheden van robots op poten blijven voortzetten", zei Kim. “We zijn ook van plan om een perceptiesysteem in onze controle op te nemen algoritme, zodat robots beter kunnen reageren op de verandering van de externe omgeving. "