В своем магистерском проекте в Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) Микаэль Ачкар собрал данные о движениях собак, чтобы разработать роботизированную версию этого животного, которая, будучи приведена в движение, может перемещаться без посторонней помощи и моторов.
Инженеры Лаборатории вычислительного проектирования и изготовления роботов (CREATE) EPFL, возглавляемой профессором Джози Хьюзом, разрабатывают новые способы создания роботов. Например, Хьюз и два других исследователя использовали ChatGPT для разработки роботизированного захвата для сбора урожая томатов. А Микаэль Ачкар использовал данные захвата движений живых собак для создания робота. Точнее, Ачкар изучил биологические механизмы собак, чтобы создать более "умную" конструкцию робота и построить прототип, который может работать сам по себе, без активации своих двигателей.
"Я хотел создать робота с характеристиками животного, учитывая, что животные, как и люди, двигаются огромным количеством разнообразных способов, - говорит Ачкар. - Но большинство этих движений выполняются всего несколькими суставами". Поэтому при создании робота он черпал вдохновение в процессах управления двигательной активностью животных.
"Мы нашли огромный набор данных о движении собак, причем они были доступны даже в открытых источниках" - говорит он. Первым шагом было извлечение данных о синергетических движениях собак, а затем структурирование этих данных, чтобы их можно было "обобщить" с помощью метода главных компонент. По сути, это означает группировку данных в несколько векторов, описывающих основные оси движения собаки, и использование этой информации для создания точных спецификаций робота.
Разработанная роботизированная собака обладает двусторонней симметрией. Каждая из четырех ног робота имеет три сустава, и каждый сустав согласован с остальными. Именно эта особенность позволяет роботу Ачкара бегать так же, как настоящая собака, и со всей ловкостью. Для создания прототипа Ачкар использовал "металлические стержни в качестве костей, напечатанные на 3D-принтере шкивы в качестве суставов, тонкие кабели в качестве сухожилий и несколько винтов, чтобы скрепить все это вместе".
Для испытания прототипа инженеры купили беговую дорожку. Они обнаружили, что, как только робот начал движение, он может двигаться автономно, без необходимости активировать управляющие двигатели.
"Сначала мы подумали, что это случайность, - говорит Ачкар. - Поэтому мы немного изменили конструкцию и снова протестировали робота - и он больше не смог бежать". Исследовательская группа добавила противовес, похожий на маятник, чтобы робот мог продолжать движение после запуска.
Управляющие двигатели робота, тем не менее, позволяют ему выполнять более широкий диапазон движений. Например, он может прыгать и преодолевать препятствия без помощи противовеса.
"Мы хотели бы продвинуть нашу конструкцию дальше с помощью двигателей, но пока прототип не очень надежен", - говорит Ачкар. Это не помешало ему испытать механическую собаку на прочность, например, поместить палку между ее ног, чтобы посмотреть, как она отреагирует. Робот автоматически возобновил движение. На беговой дорожке он развивает скорость до 6 км/ч.
"Наша цель - не соревноваться со сверхвысокотехнологичными роботами-собаками, а изучать конструкции роботов, вдохновленных биологическими факторами, - говорит Ачкар. - Это подразумевает оттачивание фундаментальной конструкции робота и модификацию его пассивных свойств таким образом, чтобы требовались только простые системы управления - и все это при максимальном расширении возможностей робота. То, что мы сделали здесь, - создание суставов для совместной работы - уже доказало свою полезность при создании роботизированных рук и других частей тела".
Комментарии
(0) Добавить комментарий