У большинства человекоподобных роботов, разработанных за прошлые несколько десятилетий, жесткие суставы. И это проблема, когда они взаимодействуют с людьми. Их жёсткие руки и ноги могут травмировать человека, если робот случайно ударит кого-нибудь, или если он потеряет равновесие и упадёт. В последнее время возник большой интерес к разработке автоматизированных суставов для роботов с переменной жёсткостью, которая повысила бы уровень безопасности роботов. Но до сих пор пока ещё немного исследовательских групп построили целого робота. Сейчас группа из Итальянского Технологического Института (IIT) приближается к этой цели, построив человекоподобного робота COMAN (“Послушный гуманоид”). Правда, он без головы.
Робот ростом и весом с четырехлетнего ребенка (94.5 см высотой (от ног до шеи) и весит 31.2 кг). Комбинация жестких и “послушных” (то есть, с регулируемой жёсткостью) суставов обеспечивает роботу 25 степеней свободы (DOF) (см. диаграмму ниже).
На диаграмме синим цветом показаны жёсткие суставы, а красным – так называемые “послушные” суставы.
Динамичные суставы с 14-тью степенями свободы работают на основе последовательных эластичных приводов. Эти приводы – собственный проект IIT. Они обеспечивают сгибание/разгибание рук и ног. Они маленькие и модульные, что делает их идеальными для роботов со многими степенями свободы, таких как человекоподобные роботы. Исследователи также создали собственные датчики вращающего момента для каждого из упругих суставов, включая датчик силы/вращающего момента с 6 осями для голеностопных суставов. Разработка робота частично финансируется европейским проектом AMARSI.
Чем же хороша “послушность” робота? Упругие приводы делают ходьбу робота пружинистой. В экспериментах по хождению, аппаратные средства робота поглощали силы реакции опоры, возникающие при каждом шаге, без дополнительных средств контроля и управления. Эти средства включают в себя особые сложные механизмы и очень сложное программное обеспечение. А при использовании “послушных” суставов, робот сам себя стабилизирует даже на движущейся платформе.
В ходе разработки их “послушного” гуманоида, исследовательская группа создала также метод определения оптимальной эластичности суставов, которая до сих пор, в основном, отнимала много времени, поскольку определялась методом “проб и ошибок” Их метод послужит основой для других исследователей, разрабатывающих “послушные” роботы. Он основан на резонансном анализе и критерии максимизации аккумулирования энергии.
Если Вы задаетесь вопросом, почему робот безголовый, не волнуйтесь! Исследователи уже заканчивают пару “послушных” рук, и скоро объединят все части тела в полноценного робота.