Guarda questo robot quadrupede mentre affronta la trave di equilibrio, grazie a un sistema di ruote di reazione intelligente

Mar 21, 2023

I ricercatori del Robotics Institute e del Dipartimento di ingegneria meccanica della Carnegie Mellon University hanno trovato un modo per aiutare i robot quadrupedi come Spot ad affrontare terreni difficili con la trave di equilibrio, legando loro una ruota di reazione attiva sulla schiena.

"Questo esperimento è stato enorme", afferma Zachary Manchester, autore senior del lavoro e capo del Robotic Exploration Lab alla Carnegie Mellon. "Non credo che nessuno abbia mai eseguito con successo la camminata sulla trave con un robot prima d'ora."

Camminare lungo una trave di equilibrio è un compito complicato per un essere umano, ma per i robot è notevolmente più impegnativo. C'è poco margine di errore e nessun punto in cui inciampare - e quando lavori con quattro gambe, anziché con due, le cose diventano ancora più difficili. "Con gli attuali metodi di controllo, il corpo e le gambe di un robot quadrupede sono disaccoppiati e non parlano tra loro per coordinare i movimenti", spiega Manchester. "Allora come possiamo migliorare il loro equilibrio?"

La soluzione è composta da due parti, software e hardware: una coppia di attuatori delle ruote di reazione (RWA) fissati alla schiena del robot e una nuova tecnica di controllo che può utilizzare le ruote per controllare il momento angolare del robot indipendentemente dalle sue gambe.

"Fondamentalmente hai un grande volano con un motore collegato", dice Manchester dell'approccio RWA, che viene utilizzato per fornire il controllo remoto dei satelliti nello spazio. "Se fai girare il pesante volano in un senso, il satellite girerà nell'altro senso. Ora prendilo e mettilo sul corpo di un robot quadrupede."

Testando il concetto su un robot quadrupede commerciale Unitree A1, il team ha scoperto che due RWA erano sufficienti per orientare il corpo e aumentare l'agilità del robot e potevano essere trattati nel software di controllo come un semplice girostato, facilmente aggiunto a un modello predittivo. algoritmo di controllo.

Le simulazioni hanno dimostrato che il sistema è teoricamente in grado di consentire al robot di atterrare sempre in piedi, come un gatto, indipendentemente dall'orientamento caduto, mentre i test fisici hanno fatto sì che il robot modificato affrontasse la trave di equilibrio con disinvoltura.

"I quadrupedi saranno il prossimo grande passo avanti nel campo dei robot", prevede Manchester. "Penso che ne vedrete molti di più in natura nei prossimi anni."

Il lavoro del team è stato accettato alla Conferenza internazionale sulla robotica e l'automazione (ICRA '23) del 2023 ed è disponibile come download PDF ad accesso aperto.