Специалисты компании Disney Research, совместно с исследователями из некоторых других организаций, разработали робота, в конструкции которого использованы гидростатические привода нового типа, дающие ему почти человеческое изящество, плавность и точность движений. Новые привода, объединяющие гидравлические и пневматические элементы, помимо простоты их конструкции, способны обеспечивать большее количество степеней свободы, точность движений, деликатность захвата и удержания хрупких предметов.
Во всей современной робототехнике, развитие которой было начато еще в 1945 году, используется три основных типа двигательных систем, электрический, пневматический и гидравлический.
У каждого из этих типов имеется свой ряд технических ограничений и преимуществ в области возможности обеспечения обратной связи и контроля совершаемых движений.
Самыми плохими показателями обладают пневматические системы, электрические системы демонстрируют промежуточные показатели. Гидравлика, с другой стороны, может превратить в Геркулеса любого робота, она обеспечивает достаточно высокую точность и предоставляет возможности для реализации обратных связей. Однако гидравлические системы не могут похвастаться компактностью, они достаточно громоздки и тяжеловесны.
Исследовательская группа Disney Research, возглавляемая Джоном П. Уитни (John P. Whitney) из Северо-восточного университета, разработала конструкцию гидравлическо-пневматического привода, в котором были собраны все положительные черты двух различных систем. Вместо суставов, управляемых парой гидравлических клапанов, в новом приводе гидравлика работает только для обеспечения движения по его оси в одном направлении, возврат же привода в исходное положение производится при помощи пневматической линии. Это, в свою очередь, позволило значительно упростить конструкцию привода в целом, а пневматика выступает в качестве дополнительного демпфера, смягчающего движения и придающего им плавность.
В гибридном приводе используется один единственный двигатель, не привязанный к какому-нибудь определенному местоположению. Соединительные линии более тонки и гибки, нежели простые гидравлические линии. И в результате совмещения всего этого имеется легкая, быстрая и точная система, способная передать назад оператору данные о прикладываемом усилии в каждый момент времени.
Помимо всех прочих достоинств, новая гибридная система отличается в лучшую сторону от чисто гидравлических систем, которые полностью обездвиживаются в случае исчезновения энергии. В пневматических линиях всегда остается некоторый запас сжатого воздуха, который можно использовать в своих целях. К примеру, робот-хирург с такими приводами, сможет отвести свои рабочие инструменты от тела пациента и освободить место для действий хирургов-людей в случае неожиданного отключения энергии.
Для испытаний и демонстрации всех возможностей новых гибридных приводов специалисты компании Disney Research создали не очень приглядного гуманоидного робота. Этот робот не имеет нижних конечностей и он не может перемещаться своим ходом. Верхняя часть робота с двумя манипуляторами, имеющими по четыре степени свободы, установлена сверху станины, под которой скрываются все “потроха” гибридной гидравлическо-пневматической системы. А на голове робота установлены стереоскопические камеры, снабжающие робота возможностью восприятия окружающей среды и передающие изображение человеку-оператору в случае использования системы дистанционного управления.
Для дистанционного управления роботом используются специальные контроллеры, которые человек-оператор берет в руки. Эти контроллеры обеспечивают осязательную обратную связь, воздействуя на кончики пальцев и кожу рук человека импульсами высокочастотного напряжения. Робот поворачивает свою голову синхронно с движениями головы человека, который одевает устройство виртуальной реальности и видит все, что видят камеры робота.
Высокой скорости реакции и точности управления движениями робота достаточно для того, чтобы робот смог поймать брошенный ему воздушный шар или переложил сырое яйцо с одного места на другое, не разбив его. А разрешающая способность обратной связи позволяется человеку выполнить руками робота очень тонкие и точные операции, к примеру, продеть нитку в ушко иголки.
“Новые гибридные привода придают роботу невероятную плавность и быстроту движений, позволяя ему манипулировать хрупкими предметами, взаимодействовать с людьми или животными, и выполнять очень тонкие операции” – рассказывает Джессика Ходджинс (Jessica Hodgins), вице-президент Disney Research и профессор робототехники университета Карнеги-Мелоун, – “Сейчас робот может работать только при помощи дистанционного управления. Но он может, сохраняя все параметры механического движения, действовать в автоматическом режиме. И работы в данном направлении уже ведутся нашими специалистами”.
Более подробная информации о новых гибридных приводах, их характеристиках и о перспективах использования в робототехнике будет представлена на Международной конференции IEEE по проблемам робототехники и автоматизации ICRA 2016 (IEEE Conference on Robotics and Automation), которая начнет работу в этом месяце в Стокгольме.
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
