การสร้างหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวแบบผาดโผนเช่นการพลิกตัวหรือการกระโดดแบบหมุนได้อาจเป็นเรื่องที่ท้าทายมาก โดยทั่วไปแล้วหุ่นยนต์เหล่านี้ต้องการการออกแบบฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อนนักวางแผนการเคลื่อนไหวและอัลกอริธึมการควบคุม
นักวิจัยจากสถาบันแมสซาชูเซตส์ เทคโนโลยี (MIT) และมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์ เพิ่งออกแบบหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ตัวใหม่ที่ได้รับการสนับสนุนจากเครื่องวางแผนการเคลื่อนไหวแบบคิโนไดนามิกที่รับรู้ถึงตัวกระตุ้นและตัวควบคุมการลงจอด การออกแบบนี้ ซึ่งนำเสนอในรายงานที่เผยแพร่ล่วงหน้าบน arXiv อาจทำให้หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์สามารถตีลังกากลับหลังและเคลื่อนไหวกายกรรมอื่นๆ ได้
“ ในงานนี้เราพยายามสร้างอัลกอริธึมการควบคุมที่เหมือนจริงเพื่อให้หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ตัวจริงแสดงพฤติกรรมกายกรรมเช่นพลิกกลับด้านหน้า / พลิกด้านข้างกระโดดหมุนตัวและกระโดดข้ามสิ่งกีดขวาง” ทงฮยอนคิมหนึ่งในนักวิจัย ผู้พัฒนาซอฟต์แวร์และตัวควบคุมของหุ่นยนต์ “ ในการทำเช่นนั้นเราได้ทำการทดลองประสิทธิภาพของตัวกระตุ้นก่อนแล้วจึงแสดงถึงข้อ จำกัด หลักในเครื่องมือวางแผนการเคลื่อนไหวของเรา”
ในการแสดงพฤติกรรมที่มีพลวัตสูงโดยทั่วไปแล้วหุ่นยนต์จำเป็นต้องใช้แอคชูเอเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามการออกแบบหุ่นยนต์ที่มีอยู่ส่วนใหญ่ไม่ได้จัดการกับความท้าทายและแง่มุมที่เกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์อย่างเต็มที่เช่นแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการเคลื่อนที่ด้วยแรงบิด / ความเร็วสูง
คิมและเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่สามารถจัดการกับข้อ จำกัด ที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของหุ่นยนต์ที่มีพลวัตสูงในระหว่างการวางแผนและการควบคุมการเคลื่อนไหว เมื่อรวมกับการออกแบบหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ที่พวกเขาเสนอวิธีนี้สามารถทำให้เคลื่อนไหวได้มากขึ้นเช่นการแสดงผาดโผน
“ ความแตกต่างที่โดดเด่นที่สุดระหว่างหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ตัวใหม่ที่เราพัฒนากับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อื่น ๆ ที่พัฒนาในอดีตคือตัวกระตุ้น” คิมกล่าว “ เทคโนโลยีแอคชูเอเตอร์ได้รับการปรับปรุงอย่างมากและเราได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่โดดเด่นในหุ่นยนต์สี่ขา MIT Cheetah 1, 2, 3 และหุ่นยนต์เสือชีต้าขนาดเล็ก เทคโนโลยีแอคชูเอเตอร์แบบเดียวกันซึ่งแสดงโดยการควบคุมแรงบิดกลับขับเคลื่อนได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำรวมถึงฟอร์มแฟคเตอร์ที่กะทัดรัดและแข็งแกร่งจะถูกนำมาใช้ในหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์รุ่นใหม่”
ตรงกันข้ามกับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อื่น ๆ ที่พัฒนาขึ้นในอดีตหุ่นยนต์ตัวใหม่ที่ออกแบบโดยหนึ่งในนักวิจัยในทีมชื่อว่า Sangbae Kim นั้นมีพลวัตและมีประสิทธิภาพสูงมาก สิ่งนี้จะช่วยให้สามารถทำงานที่มีความต้องการและซับซ้อนได้มากขึ้น
“ การเคลื่อนไหวแบบไดนามิกเป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับหุ่นยนต์เพราะผู้ปฏิบัติงานต้องเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ก่อน” ดงฮยอนคิมกล่าว “ ในงานนี้เราพยายามแก้ไขข้อ จำกัด ของฮาร์ดแวร์ที่สำคัญที่การเคลื่อนไหวแบบไดนามิกในอัลกอริทึมการควบคุมของเราโดยอาศัยประสบการณ์และความรู้ที่สั่งสมมาเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์หุ่นยนต์”
คิมและเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบการออกแบบหุ่นยนต์นักวางแผนการเคลื่อนไหวและตัวควบคุมการลงจอดในการจำลองสถานการณ์จริง การค้นพบของพวกเขามีแนวโน้มที่ดีเนื่องจากแสดงให้เห็นว่าหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ของ MIT ควรสามารถแสดงพฤติกรรมผาดโผนได้หลายอย่างรวมถึงการพลิกกลับการพลิกหน้าและการกระโดดแบบหมุน
ในอนาคตหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ของ MIT สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประสิทธิภาพสูงในการทำภารกิจที่ซับซ้อนที่หลากหลาย ในขณะเดียวกันนักวิจัยวางแผนที่จะทดสอบการออกแบบตัววางแผนการเคลื่อนไหวและอัลกอริทึมการควบคุมในสถานการณ์จริง
“ ตอนนี้เราจะทดสอบอัลกอริธึมการควบคุมที่พัฒนาแล้วในหุ่นยนต์จริงและผลักดันความสามารถแบบไดนามิกของหุ่นยนต์ขาต่อไป” คิมกล่าว “ เรายังวางแผนที่จะรวมระบบการรับรู้ไว้ในการควบคุมของเรา ขั้นตอนวิธีเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมภายนอกได้มากขึ้น”