Технология подпружиненной массы предвещает хорошее будущее для шагающих роботов

Исследование, проведенное учеными из Орегонского Государственного Университета (OSU) США свидетельствует о том, что они смогли создать наиболее реалистично перемещающегося на двух ногах робота, что в конечном итоге позволяет ему ходить почти также эффективно и надежно, как это делает человек.

Система походки базируется на концепции «подпружиненной массы», которая была теоретически описана менее десяти лет назад и сочетает пассивную динамику механической системы с компьютерным управлением. Это позволяет слепо реагировать на препятствия, поддерживать равновесие, сохранять эффективность движений и, по сути, ходить так, как это делают люди.

Таким образом, подобный подход к созданию роботов, которые могут ходить и бегать как люди, открывает возможности для создания новых механизированных систем и отраслей промышленности.

Разработанные в OSU технологии созданы на основе интенсивных исследований алгоритмов движения человека и животных при ходьбе и беге, чтобы понять, как животные добиваются плавности движений с высокой степенью энергоэффективности. Основанные на взаимодействии нервных импульсов, зрения, мышц и сухожилий движения животных исследователи реализовали в работающей роботизированной системе.

Система эта к тому же энергоэффективна. Исследования, проведенные с моделью робота ATRIAS, которая создана на основе теории подрессоренной массы, показали, что она в три раза более энергоффективна, в сравнении с любым другим двуногим работом размером с человека.

Современная технология, говорит Джонатан Херст, профессор OSU по машиностроению и директор Лаборатории Dynamic Robotics, пока еще является сырой иллюстрацией того, что в будущем может появиться. После дальнейшей доработки и усовершенствования способные ходить и бегать роботы могут занять места в армейских подразделениях. Как пожарные, они смогут без страха взбираться по лестницам на верхние этажи горящих зданий, чтобы спасти жизни людей. Они могли бы найти новые применения на заводах или же заняться обычными домашними делами.

Некоторые аспекты технологии передвижения могут также помочь людям с ограниченными возможностями, говорят исследователи. «Роботы уже используются для обучения ходьбе, и мы видим в продаже первые коммерческие экзоскелеты», - сказал Даниэль Ренджевски, руководитель исследования в Мюнхенском техническом университете. «Тем не менее, только сейчас у нас появилась идея, как реализовать человекоподобную ходьбу робота. Это позволяет нам создать совершенно новый тип носимых роботов и протезов, которые помогли бы людям восстановить навыки естественной ходьбы».

«Пройдет еще некоторое время, но мы думаем, что двуногие роботоы войдут в нашу повседневную жизнь», - сказал Херст. «Мы знаем, что это возможно, основываясь на примере животных. Таким образом, мы неизбежно будем решать эту задачу с роботами. Масштабы этой отрасли могут стать сопоставимыми с автомобильной промышленностью».

Созданные в OSU роботы были спроектированы с имитацией перемещения на пружинистых ногах двуногих животных. С незначительными изменениями мышцы, сухожилия и кости создают структуру, которая в основном обеспечивает требуемое поведение и сознательный контроль, который лишь немного подталкивает, чтобы выдерживать перемещение в правильном направлении. Плавные и упругие движения шагающих роботов могут быть смоделированы с помощью пружин и соотвествующих технологий.

Созданный в OSU последний вариант робота ATRIAS размером с человека имеет шесть электродвигателей, питается от литий-полимерной батареи размером примерно с двухлитровую банку, что существенно меньше, чем источники питания некоторых других мобильных роботов. Он может сохранять баланс при столкновениях, может ходить по неровной и ухабистой местности – можете убедиться в этом, посмотрев другие материалы о роботе ATRIAS на нашем сайте: Робот ATRIAS преодолевает препятствия сходу; Супер-быстрый двуногий робот идет на рекорд.

В продолжение исследований будет проводиться работа по улучшению рулевого управления, повышению эффективности и безотказности действия, совершенствованию конфигурации ног, инерционного возбуждения, внешнего зондирования, системы приводов и передач и других технологий.