Istraživači s Instituta za robotiku (RI) Sveučilišta Carnegie Mellon osmislili su sustav koji standardnog četveronožnog robota čini dovoljno okretnim da hoda po uskoj gredi za ravnotežu—pothvat koji je vjerojatno prvi te vrste.
Prema saznanjima tima, ovo je prvi slučaj da četveronožac uspješno hoda po uskoj gredi. Njihov rad, “Poboljšana ravnoteža za robote s nogama koji koriste reaktivne kotače”, prihvaćen je na Međunarodnoj konferenciji o robotici i automatizaciji 2023. Godišnja konferencija održat će se od 29. svibnja do 2. lipnja u Londonu.
Korištenjem hardvera koji se često koristi za kontrolu satelita u svemiru, Manchester i njegov tim nadoknadili su postojeća ograničenja u dizajnu četveronošca kako bi poboljšali njegove sposobnosti balansiranja.
Standardni elementi većine modernih četveronožnih robota uključuju trup i četiri noge od kojih svaka završava zaobljenim stopalom, omogućujući robotu da prelazi osnovne, ravne površine, pa čak i da se penje stepenicama. Njihov dizajn nalikuje četveronošcima, ali za razliku od geparda koji svojim repovima mogu kontrolirati oštre zaokrete ili mačaka koje padaju i prilagođavaju svoju orijentaciju u zraku pomoću svoje savitljive kralježnice, četveronožni roboti nemaju takvu instinktivnu okretnost. Sve dok su tri robotske noge u kontaktu s tlom, on može izbjeći prevrtanje. Ali ako su samo jedna ili dvije noge na tlu, robot ne može lako ispraviti smetnje i ima mnogo veći rizik od pada. Ovaj nedostatak ravnoteže posebno otežava hodanje po neravnom terenu.
“S trenutnim metodama kontrole, tijelo i noge četveronožnog robota su odvojene i ne komuniciraju kako bi koordinirali svoje pokrete”, rekao je Manchester. “Pa kako možemo poboljšati njihovu ravnotežu?”
Rješenje tima koristi sustav pokretača reakcijskog kotača (RWA) koji se postavlja na stražnji dio četveronožnog robota. Uz pomoć nove tehnike upravljanja, RWA omogućuje robotu ravnotežu neovisno o položaju njegovih stopala.
RWA se široko koriste u zrakoplovnoj industriji za izvođenje kontrole položaja na satelitima manipuliranjem kutnog momenta svemirske letjelice.
“U osnovi imate veliki zamašnjak s pričvršćenim motorom”, rekao je Manchester, koji je radio na projektu s RI studentom Chi-Yen Leejem i studentima strojarstva Shuo Yangom i Benjaminom Boksorom. “Ako okrenete teški zamašnjak na jednu stranu, satelit će se okrenuti na drugu stranu. Sada uzmite to i stavite na tijelo četveronožnog robota.”
Tim je izradio prototip svog pristupa montiranjem dva RWA-a na komercijalni robot Unitree A1—jedan na osi nagiba i jedan na osi prevrtanja—kako bi se osigurala kontrola nad kutnim momentom robota. Kod RWA nije važno jesu li noge robota u kontaktu s tlom jer RWA omogućuju neovisnu kontrolu orijentacije tijela.
Manchester je rekao da je bilo jednostavno modificirati postojeći kontrolni okvir kako bi se uzeo u obzir RWA jer hardver ne mijenja raspodjelu mase robota, niti ima zglobna ograničenja poput repa ili kralježnice. Bez potrebe da se uzmu u obzir takva ograničenja, hardver se može modelirati kao žirostat (idealizirani model svemirske letjelice) i integrirati u standardni algoritam za predviđanje modela.
Tim je testirao svoj sustav nizom uspješnih eksperimenata koji su pokazali poboljšanu sposobnost robota da se oporavi od iznenadnih udaraca. U simulaciji su oponašali klasični problem padajuće mačke ispuštanjem robota naglavačke s visine od gotovo pola metra, s RWA-ima koji omogućuju robotu da se preorijentira u zraku i sleti na noge. Na hardveru su pokazali sposobnost robota da se oporavi od smetnji—kao i sposobnost sustava za balansiranje—s eksperimentom u kojem je robot hodao duž 6 centimetara široke balansne grede.
Manchester predviđa da će četveronožni roboti uskoro prijeći iz primarno istraživačkih platformi u laboratorijima u široko dostupne proizvode za komercijalnu uporabu, slično onome gdje su dronovi bili prije otprilike 10 godina. Uz kontinuirani rad na poboljšanju sposobnosti stabilizacije četveronožnog robota kako bi odgovarao instinktivnim četveronožnim životinjama koje su inspirirale njihov dizajn, oni bi se u budućnosti mogli koristiti u scenarijima s visokim ulozima poput potrage i spašavanja.
“Četveronošci su sljedeća velika stvar kod robota”, rekao je Manchester. “Mislim da ćete ih u sljedećih nekoliko godina vidjeti puno više u divljini.”
TechXplore
HR 
EN