Гуманоидный робот Kojiro имитирует вашу опорно-двигательную систему Исследователи из Токийского университета разрабатывают гуманоида, который имитирует работу нашего скелета, мышц и сухожилий для создания движения.
Кодзиро — продвинутый робот-гуманоид с опорно-двигательным аппаратом, разрабатываемый в лаборатории робототехники JSK Токийского университета . Создатели Кодзиро разработали его тело так, чтобы оно имитировало то, как наш скелет, мышцы и сухожилия работают при движении.
Цель состоит в том, чтобы создать роботов, которые будут легкими и проворными, способными передвигаться и взаимодействовать с физическим миром так же, как это делают наши плотские тела.
Я встретил Кодзиро во время визита в лабораторию JSK в конце прошлого года. Масаюки Инаба, профессор Токийского университета, и Юто Наканиши, исследователь и один из главных разработчиков Кодзиро, показали мне свой последний трюк: использование контроллера PS2, чтобы заставить Кодзиро двигаться. В частности, они хотели продемонстрировать движение позвоночника робота.
Другие исследовательские группы также изучают идею антропомиметических гуманоидов. Но я не думаю, что у многих из них гибкий позвоночник, что является одним из главных нововведений Кодзиро. Подобно человеческому позвоночнику, позвоночник Кодзиро может изгибаться в разных направлениях, позволяя роботу изгибаться и поворачивать туловище. Он еще не умеет танцевать Макарену, но демонстрирует многообещающие движения бедрами.
Наканиши объяснил мне, что у большинства роботов-гуманоидов шарнирные конечности и туловища приводятся в движение двигателями постоянного тока в суставах. Хотя у этих роботов хороший диапазон движения, они, как правило, жесткие и тяжелые, что делает столкновения с людьми и объектами большой проблемой.
Кодзиро использует двигатели постоянного тока, но двигатели тянут кабели, прикрепленные к определенным местам на теле, имитируя то, как наши мышцы и сухожилия сокращаются и расслабляются. Эти структуры сухожилий и мышц — у Кодзиро их около 100 — работают вместе, чтобы дать роботу около 60 степеней свободы, или намного больше, чем можно было бы достичь с помощью моторизованных вращающихся соединений.
И вместо больших громоздких двигателей постоянного тока Кодзиро использует легкие и высокопроизводительные. Его бесщеточные двигатели довольно малы (16 миллиметров [0,6 дюйма] в диаметре и 66,4 мм [2,5 дюйма] в длину), но могут обеспечить значительную выходную мощность 40 Вт.
Каждый моторный блок имеет поворотный энкодер, датчик натяжения и схему измерения тока и температуры. Печатная плата драйвера автоматически регулирует ток, подаваемый на двигатели, на основе измерений температуры. Результаты передаются на компьютер и отображаются на экране управления, разработанном Таканиши.
Чтобы сделать робота более безопасным, исследователи построили его тело, используя в основном легкие и гибкие материалы. Чтобы отслеживать его осанку и положение конечностей, они встроили датчики угла сустава в сферические суставы и шестиосевые датчики силы в лодыжки. Для баланса робот использует три гироскопа и трехосевой акселерометр на голове.
Основным недостатком использования опорно-двигательного аппарата является сложность управления телом робота. Такая система имеет множество нелинейностей, и ее трудно точно смоделировать. Для разработки алгоритмов управления для Kojiro команда JSK использует итеративный процесс обучения. Сначала они делают небольшие движения и постепенно настраивают параметры управления, пока робот не сможет выполнять более сложные движения.
В конце концов они надеются интегрировать управление головой, позвоночником, руками и ногами. Тогда Кодзиро мог бы сделать Макарену.
