Подход, позволяющий одновременно передвигаться и манипулировать роботом, напоминающим змею.

Роботы, похожие на змей, могут иметь различные преимущества перед обычными колесными или ножными роботами. Например, скользящие роботы могут адаптировать форму своего тела, проникать в узкие пространства и свободно перемещаться в средах, недоступных как для людей, так и для других роботов.

Однако, в отличие от многих колесных и ножных роботов, большинство змееподобных роботов не могут поднимать предметы и манипулировать ими. Это существенно ограничивает их реальные приложенияпоскольку это мешает им выполнять задачи, требующие более сложного взаимодействия с окружением.

Исследовательская группа из лаборатории кремниевых синапсов Северо-Восточного университета под руководством профессора Алиреза Рамезани недавно представила новый подход, который может позволить змееподобным роботам одновременно перемещать и манипулировать объектами. Этот подход, представленный в статье предварительно опубликованный на arXivПервоначально был реализован на COBRA, роботизированной платформе, разработанной группой студентов Северо-Восточного университета в рамках конкурса BIG Idea Competitions.

«Мы разрабатывали робота-змею COBRA почти три года», — Адарш Салагаме, доктор философии. студент Северо-Западного университета, рассказал Tech Xplore. «Этот проект начался как средство изучения альтернативных передвижение возможности.

«В отличие от стандартных роботов на колесах или ногах, роботы-змеи обычно демонстрируют универсальные возможности передвижения, поскольку они действительно могут принимать различные формы, и можно контролировать, какие части тела соприкасаются с землей. Это влечет за собой более точное регулирование контактных сил. по сравнению с колесными или ножными роботами, у которых земли касаются только определенные части тела».

Успешно позволив роботу COBRA принимать различные формы, Салагаме и его коллеги смогли расширить его навыки передвижения, продемонстрировав пять различных типов стилей передвижения. Впоследствии они также начали изучать возможность улучшения навыков манипулирования объектами робота.

«Чтобы сделать робота COBRA еще более функциональным и универсальным, расширив его применение до областей, выходящих за рамки тех, которыми занимаются традиционные роботы, мы пришли к идее локоманипулирования объектами, которая влечет за собой одновременное перемещение и манипулирование», — сказал Салагаме. «Это то, чего мы достигли с помощью COBRA».

Робот COBRA имеет встроенный в голову захватной механизм, который предназначен для помощи роботу в определенном режиме передвижения, известном как кувыркание. Пока робот кувыркается, его голова и хвост сцепляются вместе, образуя конструкцию, напоминающую колесо, что позволяет ему пассивно скатываться по склону на высоких скоростях.

«Мы перепрофилировали захват робота, чтобы вместо этого он фиксировался в коробке, чтобы поднять его и переместить в другое место», — сказал Салагаме. «Это дает нам возможность ловко манипулировать коробкой и передвигаться в ограниченном пространстве, на склонах или в местах, где стандартные роботы не смогут работать».

Чтобы реализовать предложенный ими подход к локоманипуляции, Салагаме и его коллеги разработали планировщик, основанный на оптимизации, который учитывает силы реакции земли для планирования как движений робота, так и стратегий манипулирования объектами. В своей недавней статье исследователи протестировали этот планировщик и продемонстрировали его осуществимость.

«Мы впервые протестировали этот подход, изучая поведение разомкнутого контура на реальном роботе», — сказал Салагаме. «Следующим шагом будет реализация этого замкнутого цикла в моделировании, а затем, в конечном итоге, на реальном роботе. Но это исследование показало нам, что наш подход осуществим. Задача, которую мы решаем, нетривиальна, поскольку у вас есть такой большое количество контактов с землей, большое проскальзывание и податливость в суставах, что приводит к множеству ошибок».

Недавнее исследование этой исследовательской группы демонстрирует возможность одновременного управления движением и манипуляциями в роботах, вдохновленных змеями. До сих пор исследователи использовали свой подход для изучения взаимодействия робота COBRA как с землей, так и с коробкой. В будущем Салагаме и его коллеги планируют и дальше проверять свой подход на более универсальных задачах локоманипулирования.

«Мы добавляем на борт COBRA набор датчиков с камерой и IMU, и мы хотим решать более автономные задачи передвижения, используя боковые движения робота», — добавил Салагаме. «Это захватывающий новый аспект, который редко наблюдался у роботов. Использование этой способности морфинга позволяет изменить инерционные свойства робота и изменить направление кувырка».

«Мы также будем использовать камеру для манипулирования объектами с обратной связью, что позволит роботу идентифицировать коробку, поднимать ее и перемещать в разные места, тем самым потенциально решая интересные задачи, требующие планирования на высоком уровне».

© 2024 Сеть Science X