Инженеры из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали алгоритм управления нестабильным роботом с манипулятором, способный одновременно учитывать текущую задачу манипулятора и балансировать корпус устройства. Эффективность решения исследователи продемонстрировали на примере модифицированного робота Rezero, передвигающегося на шаре, научив его, среди прочего, открывать двери и «танцевать» в паре с человеком.
Отметим, что робот Rezero был разработан в 2010 году. Устройство состоит из корпуса с электроникой и трех колес, управляющих шаром.
Для проведения экспериментов швейцарские инженеры дополнительно оснастили аппарат манипулятором с тремя степенями свободы, сегменты которого соединены при помощи трех моторов.
Уточним, что сама по себе проблема с балансированием Rezero давно изучена и решена. Перед швейцарскими исследователями стояла задача научить устройство одновременно и стабилизировать положение, и выполнять нужные движения с помощью манипулятора — загвоздка заключалась в том, что существующие до этого алгоритмы для роботов выполняли такого рода задания раздельно и поэтапно, что делало их слабоприменимыми в сильно нестабильных роботах, таких как Rezero.
В результате инженеры написали единый алгоритм, который учитывает состояние всех движимых частей робота, а также отслеживает его угловую и линейную скорости. Алгоритм получает двусоставные задания, к примеру, требуемые положения конца манипулятора и корпуса, и в один этап планирует движения и рассчитывает команды для электромоторов в двигательной системе и манипуляторе, благодаря чему роботу удается и выполнить нужное действие, и не упасть. При этом алгоритм корректирует расчеты, сравнивая их с показаниями датчиков, постоянно, благодаря чему аппарат справляется даже с незапланированными внешними возмущениями, порождаемыми, например, решившим потанцевать с роботом человеком.
Напоследок отметим, что по словам ученых, разработанный ими алгоритм управления можно адаптировать и для других динамически балансирующих роботов, в том числе человекоподобных.
Источник: N+1