Уверенно шагает в будущее двуногий робот Кэсси

Что имеет две ноги, без туловища, и висит в подвале здания Пеннс Таун? Это Кэсси, динамичный двуногий робот, недавнее изобретение в лаборатории динамической автономии и интеллектуальной робототехники Майкла Посы (DAIR).

Созданная Agility Robotics, компанией в Олбани, штат Орегон, Кэсси предлагает Поса и его ученикам создать и протестировать алгоритмы движения, которые они разрабатывают, на оборудовании, столь же современном, как и их идеи.

Польза от робота Кэсси

«Мы очень рады, что изобрели это. Он предлагает нам возможности, которые действительно не похожи ни на что другое на коммерческом рынке», - говорит Поса, инженер-механик в Школе инженерных и прикладных наук. «Существует не так много двуногих роботов, и это означает, что каждая лаборатория, которая хочет провести исследование в данном направлении, не должна тратить три года на создание своего собственного робота».

Наличие Кэсси позволяет сотрудникам лаборатории Поса тратить все свое время на решение огромной задачи разработки алгоритмов, чтобы роботы могли ходить и перемещаться по всем типам местности и при любых обстоятельствах.

«У нас есть система, действительно разработанная для динамического передвижения», - говорит он. «Мы получаем очень естественную скорость с точки зрения движений ног, например, поднимаем ногу и опускаем ее куда-то еще. Для нас это действительно отличная система».

Почему движение ног так важно? Потому что это значительно расширяет его возможности. «Вы можете себе представить, как роботы на ножках имеют ключевое преимущество перед роботами на колесах в том, что они могут входить в неструктурированные среды.

Они могут пройти по относительно пересеченной местности, вверх по лестнице. Вот в чем заключается превосходство», - говорит Поса. «Это полезно для всех видов приложений, включая базовые исследования, а также для таких задач, как аварийное восстановление и проверка. Это то, что привлекает большое внимание индустрии в наши дни».

Проблемы Кэсси

Конечно, ходьба по другой местности или по бордюру, или другой наклонной поверхности резко увеличивает то, что робот должен делать, чтобы оставаться в вертикальном положении. Подумайте, что происходит, когда вы идете: ударьте что-нибудь локтем, и ваше тело должно повернуться, чтобы не опрокинуть его, а также стабилизировать себя, чтобы не упасть в противоположном направлении.

Роботу нужно сказать, чтобы он делал все это - вот где вступают алгоритмы Посы, начиная с того, где ступни Кэсси опускаются вниз по мере выполнения каждого шага. «Даже с помощью только ног вы должны принять решение относительно того, куда вы собираетесь поставить ноги», - говорит он.

«Это одно из тех решений, с которым действительно очень трудно справиться, потому что все зависит от того, где и когда вы собираетесь опускать ноги, это оказывает влияние: вы переносите вес, который меняет равновесие и т. д. «Это событие, которое происходит мгновенно и незаметно. С вычислительной точки зрения это одна из вещей, с которой мы действительно боремся - как мы справляемся с этими контактными событиями?»

Затем возникает вопрос о том, как смоделировать то, что вы хотите сказать роботу. Простое моделирование рассматривает робота как точку, движущуюся в пространстве, а не, например, как машину с шестью суставами на ноге. Но, конечно, робот - это не точка, и работа с этими моделями означает потерю возможностей. Лаборатория Поса пытается создать более сложные модели, которые, в свою очередь, заставляют робота двигаться более плавно.

«Нас интересует своего рода золотая середина, это что-то между «этот робот имеет 12 различных двигателей» и «этот робот способен держать равновесие», - говорит он. По словам Посы, предшественника Кэсси называли ATRIAS, что в переводе означает «предположим, что робот - это сфера». ATRIAS допускал более сложные модели и больше возможностей для управления роботом, но все же был слишком прост. «Настоящий робот всегда отличается от точки или сферы. Вопрос в том, где должны быть модели в этом спектре, от очень простых до очень сложных? Два аспиранта в DAIR Lab работают над алгоритмами, тестируют их в симуляции и, наконец, над Кэсси.

Большая часть работы виртуальная, поскольку Кэсси действительно предназначена для тестирования частей, которые проходят тест на симуляцию. ««Вы пишете код там», - говорит Поса, указывая на компьютер через лабораторию, - а затем вы нажимаете переключатель и запускаете его с настоящим роботом. В общем, если он не работает в симуляторе, он не будет работать в реальном мире». По словам аспиранта Юй-Мина Чена, на компьютере исследователи могут больше рисковать.

«Мы не ломаем робота в симуляции», - говорит он, посмеиваясь. Так что же происходит, когда вы берете эти ноги на спин? Основная операция включает походный шаг, когда металлические ноги Кэсси лязгают по полу. Но даже несмотря на то, что робот совершает эти простые движения, легко увидеть, как соединения и детали работают вместе, чтобы сделать реалистично выглядящий факсимиле тела на ножках от талии вниз.

Поса говорит, что с Кэсси в качестве платформы он взволнован тем, как его команда сможет продвигать исследования по дальнейшей работе над движениями робота. «Мы хотим разработать алгоритмы, позволяющие роботам взаимодействовать с миром безопасным и продуктивным образом», - говорит он. «Мы хотим, чтобы робот шел быстро и энергично, чтобы он мог путешествовать на большие расстояния и ходить так, чтобы это было безопасно как для робота, так и для окружающей среды».