Creadapt – робот, способный преодалеть любое препятствие

Creadapt – робот, которого трудно остановить

Это было полтора года назад, когда был показан шестиногий робот, которого научили самостоятельно ходить после потери ноги. Сохранение устойчивости, безусловно, важно для возможности оставаться мобильным во время изучения опасного мира за пределами лаборатории, но адаптация может быть еще совершеннее, и новый робот, обладая достоинствами прежнего, имеет шесть настраиваемых колес.

На ровной поверхности робот Creadapt может использовать свои колеса. Но как только он сталкивается с какой-либо другой поверхностью, такой, как грязь, высокая трава, камни или щебень, он сможет перейти на ходьбу, что будет наиболее эффективно в таких условиях. Но как узнать, какой тип передвижения наиболее эффективен для данной поверхности?

По сути, робот, потерявший ногу, и робот, пытающийся эффективно передвигаться по чужеродной поверхности, имеют одну и ту же проблему: робот должен адаптироваться к новой среде.

Обратите внимание

Чтобы сделать это, проект Creadapt учит роботов тому, чтобы сделали в этой ситуации животные (как и люди). А именно, мы изменяем, оптимизируем, развиваем и адаптируем технические решения.

Или, другими словами, пробуем разные варианты, пока не найдем то, что работает, а потом пытаемся это решение усовершенствовать, пока не найдем оптимальный вариант.

Общей целью проекта является создание эволюционной робототехники, используя как творческие, так и адаптивные способности эволюционных алгоритмов, которые помогут самостоятельно и творчески адаптировать поведение роботов в непредвиденных ситуациях.

В типичном сценарии, мобильный робот сталкивается с ситуацией, которая требует адаптации (например, потеряна нога или изменилась поверхность земли). Робот может начать несколько экспериментов, чтобы разобраться в ситуации. Через несколько минут он должен разобраться с новой ситуацией, чтобы продолжать выполнение задачи, пока не потребуется новая адаптация.

Общий подход заключается в том, чтобы научить роботов находить собственные решения сложных проблем. Это важно для надежности при длительной автономной работе, потому что невозможно предвидеть все проблемы, с которыми может столкнуться робот.

Например, роботы исследуют другую планету и один из них застревает в песчаной дюне. Для того, чтобы освободиться ему нужно будет использовать разные варианты, обучаясь при этом в каждой попытке, пока не удастся добиться необходимого результата.

Проект Creadapt финансируется до 2016 года, так что мы сможем увидеть еще много интересных результатов. В конце концов, алгоритмы, которые позволяют роботам адаптироваться и восстанавливать деятельность, делают их гораздо более надежными. И остановить их становится очень, очень трудно.

Источник: http://www.robogeek.ru/nauchnye-razrabotki-programmnoe-obespechenie/creadapt-robot-kotorogo-trudno-ostanovit

Робот объезжающий и избегающий препятствия

В этой статье мы рассмотрим несколько схем роботов, в которых реализованы следующие варианты поведения: 1. Объезжает препятствие при контакте с ним “усиками”. 2. Избегает препятствия без контакта (ИК бампер). 3. Упирается “усиками” в препятствие, отъезжает назад, делает поворот, затем продолжает движение. 4. Избегает препятствие с разворотом (ИК бампер).

5. Следует за объектом, сохраняя дистанцию (ИК бампер).

Перед тем как приступить к рассмотрению схем давайте кратко разберем особенности микросхемы L293.

Рис.1. Расположение выводов микросхемы L293D

Внутри нее имеется два драйвера для управления электромоторами. Моторы подключаются к выходам OUTPUT. Мы имеем возможность подключить два двигателя постоянного тока. 8-й и 16-й выводы микросхемы подключаются к плюсу питания. Поддерживается раздельное питание, т.е.

16-й вывод (Vss) предназначен для питания самой микросхемы (5 вольт), а контакт Vs (8-й вывод) можно подключить к источнику питания для двигателей. Максимальное напряжение силовой части составляет 36 вольт. Я их разделять не буду и во всех схемах подключу к общему источнику питания.

Важно

Минус питания или земля (GND) подключается к выводам № 4, 5, 12, 13. Эти контакты, кроме того, обеспечивают теплоотвод микросхемы, поэтому при пайке на плату для этих выводов желательно выделить увеличенную металлизированную область. Еще микросхема имеет входы ENABLE1 и ENABLE2.

Для включения драйверов, необходимо наличие логической единицы на этих выводах, проще говоря 1-й и 9-й выводы подключаем к плюсу питания. Также имеются входы INPUT для управления двигателями.

Рис.2. Таблица соответствия логических уровней на входах и выходах.

Выше представлена таблица, по которой можно понять, что если на вход INPUT1 подать логической единицу, т.е.

соединить с плюсом источника питания, а вход INPUT2 – с минусом, то мотор М1 начнет вращаться в определенную сторону.

А если поменять местами логические уровни на этих входах, то мотор М1 будет вращаться в другую сторону.
Аналогично происходит и со второй частью, к которой подключается мотор М2.

Именно эта особенность и использована в представленных схемах роботов.

Схема №1. Робот объезжает препятствие при контакте с ним “усиками”.

Рис.3. Схема №1. С механическими датчиками препятствий.

После подачи питания моторы будут вращаться в определенную сторону, двигая робота вперед. Это происходит за счет того, что на INPUT1 через резистор R2 поступает сигнал высокого уровня, так же как и на входе INPUT4. Транзистор VT1 надежно закрыт, база стянута на минус питания, на коллектор ток не втекает. Объяснять я буду по левой части, т.к.

обе части симметричны. На входе INPUT2 через резистор R3 устанавливается логический 0. Судя по таблице (рис.2) мотор вращается в определенную сторону. В правой части схемы происходит тоже самое и робот едет вперед. В схеме имеются ключи (SB1, SB2), в качестве которых применены SPDT переключатели.

На них с помощью термоклея прикрепляются скрепки и получаются датчики препятствий.

Рис.4. Из скрепок сделаны датчики “усики”.

Когда такой датчик упирается в препятствие, ключ замыкается и вход INPUT2 оказывается подключенным к плюсу питания, т.е. подается логическая “1”.

Совет

В этот же момент времени открывается и транзистор, вследствие чего логическая единица на входе INPUT1 сменяется логическим нулем. Мотор при нажатой кнопке вращается в другую сторону.

Рывками происходят микропереключения и мотор разворачивает робота от препятствия, до того момента, пока датчик перестанет соприкасаться с препятствием.

Как вы уже догадались, переключатели или сами моторы нужно расположить крест-накрест.

Схема №2. Робот избегает препятствия без контакта (ИК бампер)

Еще более интересное поведение можно реализовать, если в качестве датчиков использовать TSOP-приемники для приема инфракрасных сигналов. Это будет некое подобие ИК-бампера.
Итак, теперь схема выглядит таким образом.

Рис.5. Схема №2. С инфракрасными датчиками препятствий.

“Модуль приема ИК” работает так: при поступлении инфракрасного сигнала на TSOP-приемник на его выходе появляется отрицательное напряжение, которое отпирает PNP транзистор, и ток с плюса питания поступает на входную цепь микросхемы. Если в прошлый раз были использованы механические переключатели, с так называемыми усиками из скрепок, то новая схема позволит роботу не врезаться в препятствие, а реагировать на него с некоторой дистанции. Это выглядит так:

Приемная часть выполнена таким образом: два абсолютно одинаковых модуля (левый и правый) скрепленные между собой (рис.8).

В качестве приемников использованы TSOP1136 с рабочей частотой 36 кГц. Расположение выводов представлено на рисунке ниже.

Рис.6. TSOP1136.

С приемниками мы разобрались, но для обнаружения препятствий нужно в пространство перед роботом посылать инфракрасное излучение с определенной частотой.

Рабочая частота приемников бывает разная, в моем случае она составляет 36 кГц.

Поэтому на микросхеме NE555 был собран генератор импульсов на данную частоту, а к выходу подключены излучающие диоды инфракрасного диапазона.

Рис.7. Схема излучателя на NE555.

На шасси робота закреплен фрагмент макетной платы, на которую можно установить желаемое количество ик-диодов. На диоды желательно надеть термоусадочные трубочки или что нибудь подобное, чтобы они светили вперед, а не в разные стороны.

Читайте также:  5 причин почему искусственный интеллект (ии) удобно использовать потребителям.

Рис.8. ИК бампер.

Обратите внимание

После подачи питания робот может попятиться назад, это из-за слишком большой чувствительности TSOP-приемников. Они воспринимают отраженный сигнал даже от пола, стен и других поверхностей. Поэтому в схеме излучателя ИК-сигнала (рис.7) использован подстроечный резистор, с помощью него уменьшаем яркость инфракрасных диодов и добиваемся желаемой чувствительности.

Схема №3. Такой робот отъезжает назад от препятствия, делая поворот.

Давайте рассмотрим еще одну интересную схему.

Рис.9. Схема №3.

Когда такой робот упирается в препятствие одним из своих усиков, то он отъезжает назад, делая небольшой поворот, затем после небольшой паузы робот продолжает движение. Поведение показано на анимации ниже:

Эта схема тоже полностью совместима с инфракрасным бампером, от предыдущей схемы.

В схеме появились электролитические конденсаторы между эмиттером и базовыми резисторами транзисторов VT1 и VT2. Появились диоды VD1, VD2 и светодиоды HL1, HL2. Давайте по порядку разберем, зачем нужны эти дополнительные компоненты.  Итак, когда замыкается переключатель SB1, т.е.

первый датчик, ток от плюса питания через диод VD1 и токоограничивающий резистор R1 поступает на базу транзистора. Он открывается, меняя логический уровень на входе INPUT1, на входе INPUT2 уровень тоже меняется. В этот момент ток также поступает на конденсатор C1 и он заряжается.

Мотор М1 резко меняет направление вращения и робот отъезжает назад от препятствия. На видео можно заметить, что второй мотор тоже меняет направление движения, но на более короткий промежуток времени.

Это происходит из-за того, что при замыкании датчика SB1, ток от плюса питания поступает также и на правую часть схемы, через светодиод HL2. Светодиоды не только подают кратковременный сигнал о столкновении с препятствием, но и являются гасителем напряжения, поступающего на противоположную половину схемы.

Проще говоря, при замыкании ключа SB1, конденсатор C2 заряжается меньше, чем C1. А при замыкании ключа (датчика) SB2 происходит тоже самое, но наоборот – С2 заряжается больше (т.е. напряжение на его обкладках больше). Это позволяет не только отъехать от препятствия, но и немного отвернуться от него.

Угол этого отворачивания зависит от емкости конденсаторов C1 и С2. Конденсаторы емкостью 22 мкФ, на мой взгляд, являются оптимальными. При емкости 47 мкФ угол поворота будет больше.

Важно

Также на видео можно заметить, что после того, как робот отъезжает назад от препятствия, то присутствует небольшая пауза перед тем как он поедет вперед. Это происходит из-за разрядки конденсаторов, т.е. в некоторый момент времени логические сигналы на входах INPUT уравновешиваются и драйвер на секунду перестает понимать в какую сторону вращать мотор. Но когда C1 и С2 разрядятся, на входах INPUT установятся первоначальные логические уровни.

Диоды VD1 и VD2 препятствуют разрядке конденсаторов через светодиоды HL1, HL2. Без светодиодов схема не работает.

Схема №4. Предыдущая схема с ИК бампером.

Эта схема отличается от предыдущей тем, что вместо механических датчиков здесь использованы инфракрасные (ИК бампер).

Рис.10. Схема №4.

Коллекторы PNP транзисторов VT1 и VT2 при обнаружении препятствия, подадут сигнал на входную цепь микросхемы. Далее всё происходит также, как было описано ранее, только такой робот при обнаружении препятствия перед собой отъезжает назад, делает поворот, затем продолжает движение.
Поведение показано на анимации ниже:

У робота будет более резкое поведение, если уменьшить емкость конденсаторов C1 и C2 например до 1 мкФ (минимальная емкость 0,22 мкФ).

Как сделать так, чтобы робот следовал за объектом?

Во всех схемах, представленных выше, датчики-сенсоры или сами моторы должны быть расположены крест-накрест.

А при прямом подключении (когда левый датчик “командует” левым двигателем, правый – правым) робот будет не избегать препятствие, а наоборот следовать за ним.

Благодаря прямому подключению можно добиться очень интересного поведения робота – он будет активно преследовать объект, сохраняя определенную дистанцию. Расстояние до объекта зависит от яркости ИК диодов на бампере (настроить).

Совет

Еще немного фотографий:

В шасси использованы металлические детали от конструктора. Макетная плата откидывается для удобства замены батареек.

Питание робота осуществляется от 4-х батареек АА.

Варианты изготовления корпуса и шасси для робота ограничиваются только вашей фантазией, тем более в продаже имеется много готовых решений. В моем случае схема будет перенесена на плату, т.к.

куча проводов это не эстетично. Также будут установлены аккумуляторы со схемой подзарядки.

А какие еще доработки можно произвести или добавить новые функции – это всё вы можете предложить в комментариях.

К этой статье имеется видео, в котором подробно описана работа схем и продемонстрированы разные варианты поведения робота.
 

ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечаниеМагазинМой блокнотVT1, VT2

R1, R2, R4, R6

R3, R5

C1

VT1, VT2

R1, R2

C1, C2

R1

R2

R3

C1

C2

FD1, FD2

VT1, VT2

R1, R4

R2, R3

C1, C2

C3

VD1, VD2

HL1, HL2

Элементы схемы №1 и №2 (кроме ИК бампера)
Биполярный транзистор 2N3904 2 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 10 кОм 4 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 4.7 кОм 2 Поиск в Utsource В блокнот
Электролитический конденсатор 100 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
Элементы “модуля приема ИК” на схеме №2, №4
Биполярный транзистор 2N3906 2 КТ361, КТ816 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 100 Ом 2 Поиск в Utsource В блокнот
Электролитический конденсатор 10-47 мкФ 2 Поиск в Utsource В блокнот
Элементы “модуля излучения ИК сигнала” рис.7
Резистор 1 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 1.5 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
Переменный резистор 20 кОм 1 для настройки яркости FD1, FD2 Поиск в Utsource В блокнот
Конденсатор керамический 0.01 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
Конденсатор керамический 0.1 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
ИК диод 2 Любой Поиск в Utsource В блокнот
Элементы схемы №3 и №4 (кроме ИК бампера)
Биполярный транзистор 2N3904 2 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 10 кОм 2 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 2 кОм 2 Поиск в Utsource В блокнот
Электролитический конденсатор 22-47 мкФ 2 Поиск в Utsource В блокнот
Электролитический конденсатор 100 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
Выпрямительный диод 1N4001 2 1N4148, 1N4007 или др. Поиск в Utsource В блокнот
Светодиод 2-3 В, 20-30 мА 2 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Источник: http://cxem.net/uprav/uprav94.php

Creadapt – робот, которого скоро не сможет остановить никакое препятствие

Около полутора лет назад Жан-Батист Муре (Jean-Baptiste Mouret), достаточно известный специалист в области робототехники, создал робота, наподобие насекомого, который имеет восемь независимых конечностей. Самым интересным в этом является то, что робот может самостоятельно приспособиться и продолжить движение в случае потери одной или нескольких конечностей….

Читать полностью…

В марте 1969 года китайские войска, скопившиеся на острове Даманский, получили жёсткий и ошеломляющий удар от советской стороны. Удар был столь беспощаден, что следующие лет тридцать ходила масса слухов про применение СССР какого-то невиданного оружия – от «лучей смерти» до ядерных зарядов….

От ПТРК, похожего на «Спайк», нет защиты…

В своем недавнем интервью одному из ведущих российских информационных агентств президент Объединенной авиастроительной корпорации Юрий Слюсарь объявил о том, что первый серийный самолет Су-57 поступит на вооружение в Воздушно-космические силы России уже к концу 2019 года, пишет журнал The National…

Обратите внимание

Какие страны потенциально готовы встать под российский военный зонтик? С недавних пор Москва приступила не только к восстановлению старых военных баз, утраченных после крушения Советского Союза, но и к прощупыванию почвы на открытие новых. К сегодняшнему дню почти все действующие опорные пункты…

Читайте также:  Uarm: настольный робот-манипулятор

Как и предупреждали ранее Каракас, Москва и Гавана, американский спектакль с поставками непрошеной «гуманитарной помощи» в Венесуэлу через территорию Колумбии и Бразилии закончился провокациями, столкновениями, кровью и громкими антивенесуэльскими заявлениями….

Ядерный подводный беспилотный аппарат «Посейдон», испытания которого ранее показало российское Минобороны, скорее всего, предназначен не для нанесения первого удара по противнику, а для ответного удара в случае ядерного нападения на Россию….

На интернет-форумах примерно в 2012-2013 г.г. начало формироваться понимание того, что скрывалось тогда под названием ОКР «Скиф». Уже тогда стало ясно, что это нечто совершенно необычное и вполне может оказаться в итоге реальным воплощением знаменитого проекта академика Сахарова Т-15. В это, честно…

Белый дом осудил действия военных Венесуэлы, которые воспрепятствовали действиям волонтеров на границе с Бразилией. 23 февраля пресс-служба Белого дома сообщила, что в администрации президента США призывают наказать действия Венесуэлы по охране своих границ…

Руководитель программы противоракетной обороны в аналитическом центре «Международный институт стратегических исследований» Майкл Эллеман уверен, что Соединенным Штатам понадобиться более десяти лет, чтобы разработать ответ на новое российское ракетное оружие….

Из Вашингтона продолжаются угрозы в адрес Венесуэлы, ее руководства и армии. Озвучивают эти угрозы и ставят ультиматумы, в основном, одни и те же фигуры: советник по национальной безопасности президента США Джон Болтон и госсекретарь Майк Помпео….

Всего в Германии до капитуляции построено 1188 подлодок всех типов, из них за войну 1131 единица. Лодок типа VII — 718 единиц, или 60, 4 % от общего количества….

Одни из самых знаменитых немецких подлодок были типа субмарины типа VII. Серия А включала 10 кораблей (U 27 — U 36), из них 9 построено в 1936 году. Количество это небольшое, но лодки А вошли в историю….

Важно

Под Воронежем прошло экспериментальное учение мотострелков по противодействию беспилотникам-камикадзе. Расчеты РЭБ перехватили управление дронами, а бойцы при поддержке БТР сбили несколько аппаратов…

Появилось фото российского танка Т-80БВМ с необычной защитой. От ударов противотанковых ракет борта машины прикрыты специальными контейнерами. Ранее подобная “мешочная защита” появилась на Т-72Б3…

Российские власти не спешат рассказывать о том, как планируется увеличить присутствие ВМФ в дальней морской зоне….

Источник: https://warfiles.ru/79181-creadapt-robot-kotorogo-skoro-ne-smozhet-ostanovit-nikakoe-prepyatstvie.html

Cheetah 3 – робот который легко преодолевает препятствия

Одно дело сделать робота, который может бегать, но как насчет того, который может сделать это вслепую? Новый робот Cheetah 3 от MIT отвечает на этот вопрос, буквально перепрыгивая неровности уверенными скачками, робот даже перемещается по лестнице – все без проблем. Вместо этого, 41-килограммовый робот размером с собаку передвигается с помощью внутренних датчиков и алгоритмов.

Ходьба – это на самом деле сложней чем кажется

Как люди, мы часто имеем очень искаженное представление о том, что легко и что сложно. Мы считаем, что вычислять сложные математические уравления или играть в шахматы на уровне гроссмейстера действительно сложно, а ходить очень просто. Это одна из причин, по которой старые научно-фантастические рассказы наполнены роботами с интеллектом ZX-80, но вполне способны отправиться на прогулку.

Фактически, ходить очень сложно, и даже если у робота есть четыре ноги вместо двух. Нам это кажется простым и легким, потому что мы можем это сделать, не задумываясь.

Одной из причин этого является то, что ходьба – это буквально то, что вы можете делать с закрытыми глазами.

Хотя мы в значительной степени полагаемся на свои глаза и избегаем препятствий, а наше чувство осязания и памяти сочетается с ментальным образом нашого тела, где находятся наши конечности, сколько силы воздействует, какое усилие нужно приложить чтобы подняться на бугор.

Итак знакомьтесь – Cheetah 3

В рамках разработки новейшей серии роботов Cheetah команда MIT во главе с профессором машиностроения Sangbae Kim работает над улучшением роботизированного передвижения, полагаясь меньше на визуальные системы, которые часто являются неточными и медленными, вместо того тактильная информация из внутренних датчиков зарекомендовала себя рамного лучше. Cheetah 3 имеет расширенный диапазон движений, который позволяет ему растягиваться назад и вперед и крутиться из стороны в сторону, был запрограммирован двумя новыми алгоритмами, которые помогают ему ощущать окружающую среду и предсказывать движения.

Согласно MIT, алгоритм обнаружения контакта с поверхностью сообщает Cheetah 3 о состоянии от каждой конечности 20 раз в секунду с использованием гироскопов, акселерометров, чтобы определить, как лучше их перемещать.

Совет

Он делает это, вычисляя шансы каждой ноги на контакт с землей, вероятность силы, возникающей, когда нога ударяет по земле.

Таким образом, робот может решить, когда переключиться в нужный режим передвижения или чтобы завершить шаг.

Робот может рассчитать, как наклонять и как переставлять ноги, и когда нужно сжать их, чтобы поддерживать равновесие. Когда команда запустила его на беговой дорожке в лаборатории, робот свободно поднялся по лестнице – с препятствиями в виде деревянных блоков и рулоны бумаги.

Второй алгоритм позволяет Cheetah улучшить свою ходьбу, предсказывая, сколько силы ему нужно приложить на каждую ногу, прежде чем сделать шаг.

Алгоритм управления модели работает по принципу вычисления вариантов передвижения для ног и тела в с задатком в будущее на пол секунды.

Это не только удерживает робота в целом стабильно на тверди, но также помогает помочь, если кто-то решит причинить роботу вред.

Робот хорошо держится на плаву не боясь трудностей

«По сути, если вы попытаетесь ударить робота ногой, он тот час же среагирует, и удержится в стоячем положении», – говорит Ким.

Чтобы доказать это, команда провела испытания, когда робот бежал по беговой дорожке, они поочередно били ногами и толкали его и даже дергали, когда робот поднималась по лестнице. В каждом случае алгоритм позволял ему проявлять противодействующие силы и компенсировать сохранение баланса.

Хотя Cheetah 3 в настоящее время слеп, команда таки использовала камеры на роботе, чтобы помочь ему увидеть мир.

Причина, по которой визуальные первоначально были отключены, состоит в том, чтобы научить Гепарда 3 сосредоточиться на слепом восприятии. Как только это будет совершено, камеры будут подключены к общей сети робота.

Обратите внимание

В конце концов, надежда состоит в том, чтобы создать робота, который может попасть в опасные и недоступные места вместо людей.

«Cheetah 3 предназначен для выполнения универсальных задач, таких как например осмотр вышедших из строя электростанций, в которых человеку находится попросту опаско для жизни», – говорит Ким. «Опасную, грязную и трудную работу можно сделать гораздо безопаснее с помощью роботов с дистанционным управлением».

Исследование будет представлено на Международной конференции по интеллектуальным роботам в Мадриде в октябре этого года.

Видео, представленное ниже, показывает работу Cheetah 3.

Источник: https://robroy.ru/cheetah-3-robot-kotoryij-legko.html

Робота-гепарда научили преодолевать препятствия вслепую

Massachusetts Institute of Technology (MIT) / YouTube

Американские инженеры научили робота-гепарда Cheetah 3 ходить по сложным поверхностям без использования данных с визуальных датчиков или предварительной информации о препятствиях.

Благодаря этому робот может, к примеру, подниматься по лестнице, на ступенях которой находится множество посторонних подвижных объектов, рассказывает MIT News.

Читайте также:  Дети учат новые слова, используя, по мнению психологов, тот же метод, что и роботы

Кроме того, разработчики показали, как робот запрыгивает на препятствие, высота которого в два раза превышает его рост.

Разработчики шагающих роботов, особенно четвероногих, достигли больших успехов как в создании аппаратной части, так и в разработке алгоритмов для ходьбы, бега и поддержания баланса при преодолении препятствий или внешних воздействиях.

К примеру, широко известны роботы компании Boston Dynamics, которые не падают, даже когда их толкают ногами.

Тем не менее, несмотря на явный прогресс в этой области, четвероногие роботы все еще значительно отстают в эффективности от животных, которыми вдохновлялись инженеры при их создании.

Как правило, такие роботы опираются на лидары или другие визуальные датчики, и создают с их помощью трехмерную карту окружающего пространства, но «зрение» робота может быть затруднено из-за внешних помех. Кроме того, созданная с помощью визуальных датчиков карта местности не учитывает то, что объекты на ней могут сдвинуться, когда робот наступит на них.

Важно

Инженеры из Массачусетского технологического института, которые уже несколько лет разрабатывают робота-гепарда Cheetah и в прошлом году представили его третью версию, рассказали о новых алгоритмах для робота, позволяющие ему эффективно передвигаться по сложному рельефу, не используя визуальные данные о нем. Один из алгоритмов создает виртуальную модель, отражающую положение робота относительно пола. Он собирает данные с гироскопов и акселерометров, а также датчиков, отражающих положение сегментов ног. Это позволяет алгоритму планировать движения ног и силы, которые ноги прикладывают после контакта с полом. Поскольку вычисления происходят в реальном времени, робот может адаптироваться к неожиданным изменениям рельефа, к примеру ступеньке лестницы или деревянному бруску, лежащему на пути:

Кроме того, теперь робот каждые 50 миллисекунд вычисляет, как отталкивание ног от пола повлияют на положения робота и его конечностей в течение ближайшей половины секунды.

Это прогнозирование позволяет роботу двигаться не только в статичных условиях, но и когда на него оказывается внешнее воздействие, такое как толчок в бок.

После обнаружения внешней силы робот вычисляет, как именно ему нужно изменить положение ног и с какой силой оттолкнуться, для того, чтобы скомпенсировать воздействие и не упасть.

На видеоролике разработчики показали некоторые возможности робота, о которых было известно ранее, а также некоторые новые. К примеру, роботу удалось запрыгнуть с места на препятствие, высота которого примерно в два раза превышает его рост. Для этого робот применяет динамические движения, отталкиваясь от пола только двумя ногами, а также меняя положение корпуса на конечном этапе.

Недавно другая группа американских инженеров научила двуногого робота, способного передвигаться по препятствиям разной высоты, расположенных на разном расстоянии. При этом робот не получает визуальных данных о среде и знает только о следующем препятствии, но использует динамическую походку, при которой его центр масс смещен вперед, а его положение нестабильно.

Григорий Копиев

Источник: https://nplus1.ru/news/2018/07/05/cheetah

Удивительный робот научился преодолевать препятствия

Boston Dynamics занимается развитием гуманоидных роботов, которые передвигаются на двух ногах и преодолевают препятствия.

Компания знаменита  созданием роботов нового поколения Atlas и другими моделями, которые удивили весь мир.

Что особенного в роботе Atlas?

  • Робот – копия человека
  • Рост – 188 см
  • Вес – 150 кг
  • Плечи шириной 76 см
  • Оснащен 28-ю гидравлическими приводами

Робот Atlas обладает способностью передвигаться по пересеченной местности с препятствиями, уверенно обходя неровности и преграды. На видео четко видно, что робот переставляет коробки.

Если убрать от него коробку, он будет следовать за ней. Прежние модели не были столь уверенны. Конечно, о сознании говорить рано, но прогресс налицо.

Модель Atlas достаточно устойчива и способна самостоятельно подняться в случае падения.

Во время испытаний робот продемонстрировал великолепную устойчивость, стоя на одной ноге. Atlas толкали 20 килограммовой гирей, но все равно ему удалось сохранить равновесие.

Посмотрите, с какой уверенностью он идет по неровной поверхности, сохраняя устойчивость, и как встает, если его сбить с ног. Сейчас инженеры решают проблему, как оснастить модель вместительным источником питания.

Без источников, робот привязан к кабелям питания.

Главная задача разработчиков усовершенствовать модель Atlas, которая сможет работать и принимать участие в спасательных операциях. Робот обладает колоссальным преимуществом перед человеком.

Ему не страшны пожары, болезни и химические вещества, которые смертельно опасны для человека. Инженеры утверждают, что сделают модель, которая будет самостоятельно реагировать на изменение обстановки и принимать верное решение. Военные также заинтересовались «Атласом», который в будущем будет использоваться для ведения боевых действий, по замыслу конструкторов.

Другие достижения Boston Dynamics

Четвероногий робот, под названием Big Dog, появился в 2005 году. Робот передвигается на четырех ногах с приличной скоростью. Для него не составит труда подняться на возвышенность.

Управление осуществляется либо дистанционно при участии человека или бортовым компьютером, которым оснащен робот.

Компьютер способен анализировать климатические погодные условия и встречающиеся на пути преграды.

PetMan – главное достижение компании, которой удалось воссоздать робота, точно повторяющего походку человека. PetMan перемещается со скоростью 5,5 км в час, что сопоставимо со скоростью среднестатистического человека. Модель перемещается, наступая на пятку также как простой человек.

Little Dog создан на основе Big Dog, но с более высоким функционалом и набором возможностей. Робот способен совершать подрывные работы, выполнять функцию разведки и работать в качестве сапера.

Совет

В настоящее время известно, что компания продолжает активно разрабатывать новые модели. Конечно, главные надежды возлагаются на робота «Atlas», который будет проработан до неузнаваемости и оснащен большим функционалом. Уже совсем скоро, компания обещает продемонстрировать новые возможности роботов будущего.

Источник: https://rusevik.ru/blog/2007

Робот-гепард научился преодолевать препятствия

В Массачусетском технологическом институте успешно идут исследовательские работы над проектом автономного робота-гепарда, который способен передвигаться по газонам кампуса. Беспроводной четырехногий робот перемещается со скоростью 10 км/ч. Механический гепард может прыгать в высоту.

Не так давно устройство было оснащено системой LIDAR и алгоритмами, которые позволяют ему определять и преодолевать препятствия, встречающиеся на пути.

Команда Массачусетского технологического института сообщает, что в настоящее время робот учится автономно перепрыгивать барьеры во время бега. С помощью бортовой системы LIDAR он получает отраженную лазером карту территории, данные которой обрабатываются алгоритмами, диктующими роботу следующие шаги.

Первоначально “мозг” видит предстоящее препятствие, определяет его размер и расстояние до него. Затем алгоритм задает подход робота к барьеру, предлагая наилучшее положение корпуса для эффективного и безопасного прыжка вверх. Также для идеального старта возможно ускорение или замедление движения устройства.

Свое решение этот алгоритм принимает за 100 миллисекунд одновременно с динамическим перемещением машины-гепарда.

После того как робот оторвался от земли, вступает в силу алгоритм, который помогает выбрать оптимальную траекторию полета. Для этого рассчитывается скорость подхода, а также мощность электрического мотора, требуемая для преодоления препятствия.

Первоначальные испытания новых возможностей проходили на беговой дорожке, при этом робот держался на кабеле, контролирующем движения. Было выяснено, что при скорости бега в 8 км/ч “гепард” преодолевал 70% барьеров высотой 45 см.

Обратите внимание

После устройство было освобождено от кабеля, и его тестирование продолжилось на крытом испытательном треке.

В этих условиях робот бежал даже с большей скоростью, преодолевая 90% препятствий; в некоторых случаях он делал несколько подходов для подготовки к прыжкам.

По словам доцента кафедры машиностроения Массачусетского технологического института Сангбаэ Ким, прыжок с разбега является признаком сложного динамического поведения. При его выполнении необходимо полностью управлять балансом и расходом энергии, для того чтобы совершить успешное приземление. Робот-гепард успешно справился с этой задачей.

Сангбаэ Ким и члены его команды работают над дальнейшим усовершенствованием автоматического устройства. Они стремятся научить его преодолевать препятствия и на мягких поверхностях, например на траве. Новые возможности робота-гепарда будут продемонстрированы на соревнованиях роботов DARPA Robotics Challenge, которые состоятся в июне.

Источник: http://api.innogest.ru/m?na=11985

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector