Концепт летающего робота-гуманоида iCub (видео)

Концепт летающего робота-гуманоида iCub (видео)

В научной фантастике полно человекоподобных роботов, которые могут летать. Кажется, что превратить шагающего робота в летающего можно довольно просто, добавив несколько двигателей к рукам и ногам, как у Железного человека. Фактически, некоторые из этих приложений могут быть полезными вне научной фантастики. Исследователи из Итальянского технологического института (IIT) уже работают над тем, чтобы сделать это реальностью, разработав систему, которая может управлять роботом-гуманоидом iCub.

Новая роль робота iCub

Полет iCub с помощью реактивных двигателей, установленных в руках и ногах, звучит немного надуманной идеей. Но в принципе, это всего лишь еще одна разновидность мультимодальной локомоции, за исключением того, что она применяется к человекоподобным роботам, а не к гибридным платформам, как недавно представленный дрон S-MAD. Есть много роботов, которые сочетают полет с другими видами передвижения, чтобы повысить эффективность и универсальность. Поэтому, почему бы не применить это к гуманоидам? Действительно, сейчас есть тонна работы, связанной с воздушной манипуляцией, используя беспилотные летательные аппараты для непосредственного взаимодействия с окружающим миром.

В статье, представленной в IEEE Robotics and Automation Letters (RA-L), ученые Даниэле Пуччи, Сильвио Траверсаро и Франческо Нори из IIT предлагают «первый шаг к разработке системы контроля для летающих гуманоидных роботов». Их идея заключается в том, что «существует большая технологическая выгода в приближении гуманоидных и летающих роботов: платформа, объединяющая эти две природы, может иметь возможности полета, контактной локомоции и манипуляции».

Здесь следует подчеркнуть, что, когда авторы называют это первым шагом, это действительно так. Пока что у них есть базовая структура управления, которая может контролировать имитируемым роботом iCub при наведении и движении, опираясь на тягу от симулированных реактивных двигателей, расположенных там, где будут руки и ноги робота. Исследователи не рассматривают аэродинамические эффекты или любое количество других очень реальных и практических проблем, с которыми должен справиться настоящий летательный аппарат. Но все это будет происходить позже. На данный момент целью является использование моделирования для проверки того, что алгоритм управления, описанный в документе, обладает разумным уровнем надежности против ошибок моделирования.

Следующее видео показывает моделирование полета iCub, а также отслеживание желаемой траектории для центра масс:

Даниэле Пуччи рассказал подробнее о их работе в следующем интервью:

Откуда у вас появилась идея сделать iCub летающим?

Я придумал этот вариант четыре года назад, когда впервые приехал в IIT. Во время моей докторской диссертации я разработал единый подход к управлению воздушными транспортными средствами, где основным летающим роботом был стандартный дрон. Поэтому, когда я впервые увидел робота-гуманоида iCub, я подумал: «Как бы мне расширить теорию в кандидатской диссертации, основываясь на предположении о летающем гуманоидном роботе? Все началось с этого вопроса.

Вы говорите: «Есть большие технологические выгоды в приближении гуманоидных и летающих роботов». Можете ли вы рассказать об этом больше? Какие преимущества могут предложить летающие гуманоидные роботы?

Я считаю, что преимуществ много. Летающий робот-гуманоид расширяет воздушные манипуляции до более надежного и энергоэффективного уровня. Фактически, воздушные манипуляции часто иллюстрируются квадрокоптерами, оснащенными роботизированной рукой. Эти роботы не могут передвигаться с помощью контактных сил с окружающей средой, и они часто борются с полетом в ветреных средах, что затрудняет манипулирование. Таким образом, дополнительная рука летающего робота может установить контактную точку между ним и окружающей средой, что делает управление более простым и надежным.

Другое преимущество – социальное. Я искренне верю, что воздушные роботы-гуманоиды могут использоваться в качестве испытательного стенда для управляемых летательных экзоскелетов для людей. Недавняя успешная история Ричарда Браунинга показывает техническую осуществимость этих футуристических экзоскелетов. Тем не менее, путешествие еще долгое, и мы можем использовать летающих гуманоидных роботов, чтобы сократить это расстояние. Мы пригласили Браунинга в IIT, чтобы обсудить задействованные летающие экзоскелеты, и он очень рад нашей совместной работе.

Наконец, есть и научные преимущества: контроль над летающим гуманоидным роботом приводит к ряду теоретических и практических вопросов. Например, общая структура управления, охватывающая манипуляции, контактную локомоцию и полет, по-прежнему отсутствует, и роль вспомогательного (струйного) срабатывания при контакте с роботом также до сих пор не ясна.

Над чем вы будете работать дальше, и когда, по вашему мнению, вы сможете установить реактивные двигатели к роботу iCub, чтобы посмотреть, будет ли он летать?

Есть еще несколько теоретических вопросов, которые я хотел бы решить, например, конвергенция системы робота. Кроме того, я изучаю аэродинамику робота-гуманоида, что является фундаментальным моментом, если мы хотим оснастить его крыльями для эффективного горизонтального полета. Но чтобы все это совершилось на практике, есть некоторые проблемы. Проверка контроля крутящего момента iCub под этим напряжением и инерционных датчиков, которые должны работать при высоком уровне вибрации, входят в число основных задач, которые я предполагаю на будущее. Сейчас я стал главой исследовательской группы IIT, которую я называю LOComotion Control Lab, поэтому мое время для исследований немного сократилось. Однако основная проблема для определения временной шкалы заключается в том, чтобы найти финансирование для воздушных роботов-гуманоидов. Я действительно верю, что как только финансирование будет доступно, через полтора года мы сможем достичь некоторых успехов, но все зависит от времени.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *