Maak Kennis Met Mabel: 'Snelste Tweebenige Robot Ter Wereld Met Knieën'

{h1}

Onderzoekers hebben een robot gemaakt die als een mens loopt, de behendigheid van een machine met twee poten.

Dit artikel achter de schermen werd aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met de National Science Foundation.

Onlangs liet een team van onderzoekers aan de Universiteit van Michigan, in Ann Arbor, een robot draaien die als een mens liep.

De robot is MABEL en "haar" prestatie vertegenwoordigt de hoogte van behendigheid voor een machine met twee poten. MABEL loopt zo snel als 6,8 mijl per uur, en we geloven dat ze de snelste tweevoeterrobot ter wereld is met knieën.

Het project werd geleid door Jessy Grizzle, hoogleraar elektrotechniek aan de afdeling elektrotechniek en computerwetenschappen van de universiteit van Michigan. "Ik heb jarenlang robotische motoriek bestudeerd en nog nooit heb ik een machine zoiets zien doen," zei hij. "Het was zelfs voor mij verrassend."

Deze video laat MABEL zien met een recordsnelheid voor robots met knieën. Credit: Koushil Sreenath, Hae-Won Park, Jessy Grizzle: University of Michigan College of Engineering

Hoewel een beetje luidruchtig, zoals duidelijk is in de video, werkt MABEL behoorlijk elegant. De robot heeft 40 procent van elke stap beide voeten in de lucht, net als een echte hardloper, en haar voeten worden vrij hoog van de grond getild voor een robot. Bijvoorbeeld, terwijl de meeste andere robots hun voeten ongeveer één zesde van de duim van de grond heffen, bevinden de voeten van MABEL zich op drie tot vier inch in de lucht terwijl ze over de baan loopt.

MABEL werd gebouwd met de steun van de financiering van de National Science Foundation in 2008 in samenwerking met Jonathan Hurst, die toen een doctoraatsstudent was aan het Robotics Institute van de Carnegie Mellon University. Sinds die tijd, en meest recent, University of Michigan Ph.D. studenten Koushil Sreenath, Hae-Won Park en Alireza Ramezani hebben de laatste stand van de techniek in feedbackcontrole ontwikkeld om vooruitgang te boeken in het vermogen van MABEL om te lopen, te navigeren op hobbelig terrein en te rennen, zoals te zien is in de video hieronder.

Deze video toont de eerste poging van MABEL om over oneffen terrein te lopen. In de loop van het experiment struikelt en valt MABEL. Ze ontving veel goede wensen van kijkers. Credit: Hae-Won Park, Koushil Sreenath, Jessy Grizzle: University of Michigan College of Engineering

Het zijn de uiterst complexe en unieke feedback-algoritmen, gecombineerd met een gedetailleerd model van de robot door Sreenath, Park, Ramezani en eerdere afgestudeerde onderzoekers waaronder Ioannis Poulakakis, die het feedbackcontrolesysteem van MABEL ondersteunen en MABEL een efficiënte wandelaar maken op het vlak van energieverbruik - evenals een zeer wendbare wandelaar en hardloper.

Ontwerp van de robot

MABEL is ontworpen om de gewichtsverdeling van een mens na te bootsen en heeft veren die zich gedragen als pezen in het menselijk lichaam. De robot weegt 65 kilo en is net als een mens het grootste deel van het gewicht geconcentreerd in de bovenste helft van het lichaam. Dat houdt de benen relatief licht, zodat ze snel vooruit en achteruit kunnen bewegen voor een snelle beweging.

De veren in de robot dienen twee doelen. De eerste is om op te treden als schokdempers wanneer de benen van de robot op de grond vallen. Om uit te werken, heeft hardlopen een vluchtfase, waarbij beide voeten van de grond zijn, en een standfase, waarbij een poot op de grond staat. Wanneer een robot van 143 pond, zoals MABEL, de vliegfase beëindigt door op één been te landen, is de kracht behoorlijk groot. De veren maken de landing zachter, zoals schokdempers in een auto. Dit is vergelijkbaar met wat de voetboog in je voet voor je doet, of een goed paar hardloopschoenen.

Het tweede doel van de veren is om energie op te slaan. Dit is analoog aan een pogo stick of een trampoline - de robot stuitert op en neer op de veren en slaat energie op bij elke stap. Dat effect is een belangrijk aspect van al het rennen (en hoppen) van dieren. MABEL lijkt de eerste robot met een mensachtige morfologie te zijn die op die manier kan draaien.

Gecontroleerd hardlopen

Het MABEL-team: Alireza Ramezani, Hae-Won Park, Koushil Sreenath en Jessy Grizzle.

Het MABEL-team: Alireza Ramezani, Hae-Won Park, Koushil Sreenath en Jessy Grizzle.

Krediet: Catharine June, University of Michigan

De sleutel tot de sierlijke manier van lopen en de goede loopstijl van MABEL is de nauwkeurig afgestemde feedbackcontroller.

Een feedbackcontroller wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat een systeem een ​​gewenst doel bereikt door continu inputs aan te passen wanneer het systeem op een dwaalspoor lijkt te raken. Een eenvoudig voorbeeld is een thermostaat op een huisoven: wanneer de temperatuur van het huis onder een bepaald punt daalt, wordt de verwarming ingeschakeld.

De feedbackcontroller in MABEL maakt duizenden aanpassingen per seconde om haar op de been te houden en haar vooruit te houden.

De basis voor de feedbackcontroller is een gedetailleerd model van het mechanisme. Het model wordt gebruikt om de beste relatie te bepalen tussen het zwaartepunt van de robot en de bewegingen van de andere gewrichten van de robot. De feedbackcontroller onderhoudt die specifieke relatie voor de robot. Sensoren worden gebruikt om de informatie te verzamelen die nodig is voor het besturen van de motoren.

Voor liefhebbers van feedbackbeheer: MABEL gebruikt een niet-lineaire, compatibele hybride zero dynamics controller met actieve krachtregeling, die in realtime wordt uitgevoerd. Wat dacht je daarvan! Dat controlekader is in de afgelopen jaren ontwikkeld dankzij de steun van de National Science Foundation. Het Hybrid Zero Dynamics-framework speelde een grote rol in het succes van de lopende controller.

ATRIAS aan de horizon

De opvolger van MABEL, genaamd ATRIAS, wordt momenteel gebouwd.

De opvolger van MABEL, genaamd ATRIAS, wordt momenteel gebouwd.

Credit: PhD student Jesse Grimes en Prof.Jonathan Hurst, Oregon State University

Sommige mensen die de video bekijken, zijn verrast om te zien dat MABEL aan een hausse is gehecht en denken dat dit op een of andere manier de prestatie vermindert. In feite zal de volgende generatie robot die uit het onderzoek komt vrij zijn en hij is al ATRIAS genoemd. Toch kan ATRIAS op een dag alleen maar lopen en rennen vanwege het decennium van werk dat tot nu toe is gedaan om MABEL en haar voorganger, Rabbit, te creëren.

ATRIAS wordt al gebouwd door Hurst, die nu aan de Oregon State University is. Nadat ATRIAS is gebouwd, wordt de robot in de zomer van 2012 naar het laboratorium van Grizzle vervoerd. Ze hopen tegen het eind van het jaar de robot op te zetten en te laten lopen.

De volgende generatie studenten die de vele uitdagingen van ATRIAS aangaat, wordt al getraind. Alireza Ramezani leert zijn vak door naast Sreenath en Park te trainen terwijl ze samenwerken aan MABEL.

Blijf op de hoogte van de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van tweevoetige robotica op de webpagina van Grizzle en het YouTube-kanaal van zijn groep.

Opmerking van de uitgever: Dit onderzoek werd gesteund door de National Science Foundation, het federale agentschap belast met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de opvattingen van de National Science Foundation. Zie de Achter de schermen archief.


Video Supplement: .




Onderzoek


Kunnen Drones Worden Gebruikt In De Bouw?
Kunnen Drones Worden Gebruikt In De Bouw?

Hoe Cement Mixers Werken
Hoe Cement Mixers Werken

Science Nieuws


Leidt De Opkomst Van Het Oude Menselijke Voorvader Tot Nieuwe Stenen Werktuigen?
Leidt De Opkomst Van Het Oude Menselijke Voorvader Tot Nieuwe Stenen Werktuigen?

Man Die Reisde Naar De Historische Spacex-Lancering. Gevonden Dead In Motel
Man Die Reisde Naar De Historische Spacex-Lancering. Gevonden Dead In Motel

T-62 Gevechtstank
T-62 Gevechtstank

Er Is Een Goede Kans Dat Het Dna Van Uw Familie Online Is. Dat Betekent Dat Mensen U Ook Kunnen Vinden.
Er Is Een Goede Kans Dat Het Dna Van Uw Familie Online Is. Dat Betekent Dat Mensen U Ook Kunnen Vinden.

Enorme California-Aardverschuiving Zichtbaar Vanuit De Ruimte
Enorme California-Aardverschuiving Zichtbaar Vanuit De Ruimte

WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com