Om tvåfota robotar förväntas framgångsrikt utföra avsedda uppgifter som sök och räddning och katastrofhjälp, då måste forskare och ingenjörer titta på robotarnas steg. Det är inbyggt i situationen att de tvåfota robotarna måste flytta operationen utan att snubbla och falla i farlig terräng.

Skriver in IEEE spektrum den här månaden, två forskare i framkanten av forskning om tvåfotande promenader ger oss en glimt av hur utmaningen verkligen är att få robotar att gå i tuff terräng där de måste kliva upp, trappa ner, hålla balansen, utan misslyckande.

Gör inga misstag, de tillade, utmaningen förblir verklig. "Nuvarande toppmoderna robotar är långsamma med kvasistatiska rörelser, inte robusta mot oväntade störningar och är ineffektiva när det gäller sin energianvändning."

Ayush Agrawal och Quan Nguyen är från UC Berkeley och Carnegie Mellon. De förklarade varför det är tufft. De skrev, "att designa kontrollalgoritmer som kan hantera diskreta fotfästen (som bråte eller trappstenar) är utmanande, eftersom det finns strikta begränsningar för fotplacering som inte kan överträdas och rörelsen hos dessa system styrs av komplexa dynamiska ekvationer."

De kommenterade också hur robotarna lyckas röra sig. "Dessutom, dessa robotar "vet" inte hur terrängen kommer att se ut i förväg; endast nästa stegs plats visas för roboten, ett scenario som nära representerar vad en robot kan stöta på i den verkliga världen."

De två och deras Hybrid Robotics Group vid UC Berkeley och CMU-team verkar vara på väg till nästa steg i "optimala och olinjära styrsystem."

Enligt sammanfattningen av Luke Dormehl, Digitala trender :Ett team av forskare vid University of California, Berkeley, och Carnegie Mellon University, inklusive professor Koushil Sreenath, Ayush Agrawal, och Quan Nguyen, har utvecklat kontrollalgoritmer som gör det möjligt för en ATRIAS-robot att dynamiskt och snabbt gå över slumpmässig terräng med språngbrädor.

Uppsatsen "Dynamic Walking on Randomly-Varying Discrete Terrain with One-step Preview" utforskar "2-stegs periodisk gångoptimering." Det gör det möjligt för teamet att hantera en bred förändring i fotstegsplacering av en robot.

De två sa att de har arbetat med att "utveckla formella kontrollramverk för tvåfotade robotar med hög frihetsgrad som inte bara garanterar exakt fotstegsplacering över diskret terräng, men är också robusta för att modellera osäkerheter och yttre krafter."

Teamet använde en undermanövrerad (inga manöverdon vid ankeln, bara fixpunktsfötter) tvåbensrobot under olika typer av terräng. Det här är en ATRIAS-robot – ett praktiskt val eftersom robotarna kan testa förflyttning.

ATRIAS webbplatssida uppmärksammar benmekanismen i kolfiber som lätt, och mjuka upp varje fotfall istället för att skicka stora stötar till kroppen.

Uppbackad av lite "snygg matematik, "Agrawal och Nguyen sa att deras robotar kan gå över diskret terräng utan att halka eller ramla omkull.

Robotarna får rörelserna rätt när de kliver på och av trappstenarna. De har kunnat uppnå "exakt fotstegsplacering över stegstenar, " berättade Agarwahl Digitala trender , "med varierande steglängder och steghöjder, på en tvåfotsrobot i mänsklig skala."

Agarwahl och Nguyen uppgav i IEEE spektrum att "Vi tror att det är första gången som dynamisk gång på trampstenar med samtidig variation i steglängd och steghöjd framgångsrikt demonstrerats på en tvåfotsrobot."

Vad kommer härnäst?

Robotarna är för närvarande "blinda, " sa John Biggs in TechCrunch ; forskarna kommer att undersöka att kombinera detta arbete med forskning om datorseende.

"Med en ny robot, Cassie, snart framme vid Berkeley, sa de två in IEEE spektrum , "vi planerar att utöka våra experimentella resultat till 3D-gång över verkliga språngbrädor."

© 2018 Tech Xplore