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 Sarcos Carnegie Mellon University

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 Zero Moment Point. 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.