Добавить статью в Кабинет

Обзор: шагающие роботы

21/02/2017 Автор:

1.1

Экспертные прогнозы  характеризуют Робототехнику как одну из самых перспективных областей развития мировых технологий. К 2020 году роботы станут одной из реальных инноваций, которая преобразует мир.

Сегодня пойдет речь о мировых достижениях самой интересной области робототехники – разработке шагающих антропоморфных роботов (т.е. похожих на человека). Такими их придумали писатели-фантасты, и именно этот образ возникает у нас в сознании при слове «робот».

 

Почему разрабатываются шагающие и человекообразные роботы?

  • Они могут работать в окружающих условиях, созданных для людей;
  • Могут пройти там же, где и человек;
  • Близки по строению к человеку и универсальны для выполнения его повседневных задач;
  • Выполняют задачи подобно человеку в перспективе быстрее и лучше;
  • Выполняют задачи при воздействии вредных факторов и в опасной для человека среде;
  • Вписываются в концепцию антропоморфного представления роботов,  поэтому позитивно воспринимаются человеком с психологической точки зрения и безопасности;
  • Применение наиболее прогрессивных алгоритмов динамического управления для задачи ходьбы обеспечивает динамичное развитие разработки, освоение и применение новейших технологий, в т.ч. для других проектов корпораций.

 

Ценные  характеристики шагающих роботов:

  • Универсальность выполняемых задач;
  • Сходство с человеком;
  • Проходимость. Движение по пересеченным поверхностям, лестницам, склонам, камням;
  • Безопасность.

 

В течение двух последних десятилетий разработчикам и ученым удалось реализовать немалое количество проектов шагающих роботов, но все они еще очень далеки от своего идеала, поэтому предстоит еще множество нелегких и интересных свершений.

Эта область объединяет в себе целый комплекс наук и технологий — от теоретической механики и до машинного обучения, перечисление которых достойно отдельной статьи.

В этом обзоре хочу привести несколько наиболее интересных с моей точки зрения проектов и технологий, а в дальнейшем можно будет узнать и о наших разработках.

 

Начнем с первого робота, устойчивого к толчкам. Его имя  Sarcos. Он был разработан в Carnegie Mellon University, США. Его особенностью является алгоритм управления движением, основанный на управлении приводами в контуре момента. Это позволяет реализовать систему управления движением по принципам близким к  человеческим. Можно научить робота держать равновесие.

 

2

Робот SarcosCarnegieMellonUniversity


 

Наиболее продвинутые технологии в реализации движения роботов применяет компания Boston Dynamics. Ее роботы широко известны по множеству публикаций и видеороликов и отличаются так называемыми динамическими алгоритмами  управления движением, которые наиболее близки к принципам удержания равновесия человека. В основе их алгоритмов лежат основные стратегии движения, которые использует человек: удержание равновесия за счет управления моментом в суставах стоп, методы равновесия при создании маховых уравновешивающих моментов. Стратегия переступания в направлении выхода из равновесия.

 

 

1

Серия роботов Atlas компании Boston Dynamics


 

Основная  сложность в реализации динамического движения — это повышенное энергопотребление из-за применения гидроприводов и необходимости их автономного функционирования. Работы по  улучшению энергоэффективности роботов с гидроприводом главных суставов ведут исследователи Стэнфорда (Stanford Research Institute) США. Заявлено, что их робот PROXI  (вырос из более раннего DURUS) имеет показатели энергоэффективности в 20 раз лучше аналогов. Также интересным решением является применение гидравлической амортизирующей системы в стопах робота.

 

3

Робот PROXI

 

 

Также интересные исследования ведет  NASA: создает робота для экспедиции на Марс. Робот называется  Valkyrie, отличается разветвленной системой датчиков и камер, применяемых для анализа окружения и формирования моделей окружающей среды.

 

4

Робот Valkyrie NASA


 

Американские разработчики чаще применяют гидравлический привод для нагруженных суставов роботов, в то время как японские производители  достигли значительных успехов в робототехнике с применением электроприводов. Также в стране восходящего солнца существует целый культ роботов, что дает огромный толчок к развитию шагающих роботов в мире.

Начиная обзор японских роботов, нельзя не упомянуть самого известного робота ASIMO компании Honda. Этот робот является первой шагающей и двигающейся системой.

Интересными проектами считаю и серию роботов HRP компании Kawada и исследовательского института AIST. Серия включает уже 5 поколений роботов.  Разработчикам удалось добиться структуры движения робота, повторяющей движения человека. Робот Cybernetic human HRP-4C не только похож на человека, но и двигается плавно и изящно.

 

5

Роботы серии HRP


 

Корейские исследователи тоже не отстают от японских коллег. Наиболее интересной нахожу серию роботов HUBO института KAIST. Эти проекты в чем-то похожи на ASIMO, но алгоритмы управления движением позволили им выиграть соревнование DARPA Robotics. Также оригинален и внешний вид роботов.

 

6
 

А еще корейцы создали огромного робота-меха Method -1. Движение его реализуется по базовому алгоритму ZeroMomentPoint. Отмечу, что робот имеет простую и мощную кинематическую схему суставов.

 

7
 

Развивая робототехнику, исследователи создали немалое количество роботов, которых хотелось бы рассмотреть подробнее. Если данная публикация Вас заинтересует, можем обсудить немецкие исследования, российские и украинские разработки, а также роботов другого назначения и оригинальные конструкции.

Двигаясь в направлении инноваций и новейших технологий, наша компания направила свои силы в область робототехники. Мы уже достигли первых успехов в разработке шагающего робота. О нем также расскажем в следующих публикациях.

 

Поделиться в соц. сетях:

int(9947)

Основные комментарии:

Комментарии от Вконтакте:

Комментарии от Facebook:

Добавить комментарий

298