Роботам предложили новый способ сохранения равновесия

Работа выполнена в институте роботов и мехатроники (Institute of Robotics and Mechatronics) немецкого аэрокосмического центра – месте создания экспериментального двуногого робота DLR-Biped, основанного на лёгких манипуляторах KUKA LWR. Робот успешно балансирует на качающейся доске и сохраняет равновесие при боковых ударах пятикилограммового мяча.

Робот DLR-Biped является родственником Rollin’ Justin, виртуозно ловящего быстро летящие мячики. Чтобы справляться со своим трюком, робот видит мячи и прогнозирует их траекторию. Поймав массивный и быстрый предмет, робот мгновенно вычисляет динамическое возмущение, которое удар вносит в систему, и рассчитывает компенсирующий момент во всех своих суставах, чтобы нейтрализовать это возмущение и не упасть.

Теперь этот же принцип авторы системы перенесли на кибернетические ноги. Компьютер на лету вычисляет желаемые силы и крутящие моменты в сочленениях, чтобы восстановить равновесие, когда оно нарушено. Причём в расчётах учитываются силы трения в точках контакта ног с землёй, пишет IEEE Spectrum.

Этот подход отличается от самого распространённого в мире ходячих роботов принципа «точки нулевого момента» (Zero Moment Point). Он полагается на датчики усилия в стопах машины и контур обратной связи, которые помогают двигателям корректировать положение робота, постоянно приближая его к теоретической точке равновесия.

«Хватательный» алгоритм не нуждается в показаниях сенсоров на подошвах. Сразу после того, как к роботу была приложена внешняя сила, машина находит оптимальное соотношение опорных усилий и по цепочке – усилия и перемещения во всех узлах, помогающие противостоять новой нагрузке.

В этом плане машина похожа на человека, который инстинктивно напрягает мышцы при внезапном толчке в бок или в спину.

Последние результаты своих опытов немцы представили на конференции по гуманоидным роботам Humanoids 2011, прошедшей в конце октября в Словении. В дальнейшем авторы системы надеются расширить алгоритм реакции на возмущающие действия так, чтобы робот смог ещё и свободно ходить.