Котоподобный робот бежит как ветер в Linux

Исследователи из лаборатории биороботики EPFL (Biorob) объявили робота, похожего на кошку, который считается самым быстрым четвероногим роботом весом до 30 килограмм.
Робот Cheetah-cub, который в реальном времени запускает Xenomai Linux на плате управления RoBoard на базе x86, имитирует биомеханику кошки, чтобы увеличить скорость и устойчивость ее четырехгранных ног, помогая ей достигать скорости 1,42 м / с.

Робот Cheetah-cub был разработан в лаборатории Biorob в Швейцарской Политехнической Школе Лозанны (EPFL) и анонсирован в выпуске Международного журнала исследований робототехники от 17 июня.
Цель проекта, все еще находящегося на ранней стадии, заключается в поощрении исследований в области биомеханики с целью создания более быстрых роботов для поиска и спасания или наземных исследований.


Biorob Cheetah-cub Робот

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

В то время как предыдущие проекты EPFL включали роботов, основанных на саламандрах (Amphibot) и миногах (Salamandra), исследователи Biorob на этот раз основали 15-сантиметровые ноги робота на тщательном изучении кошки.
Конструкция ножки «пантограф» с тремя сегментами включает пружины, используемые для воспроизведения сухожилий, и исполнительные механизмы, которые заменяют мышцы.
Ноги робота, которые движутся с восемью активными степенями свободы в скоординированной походке рычага, приводятся в движение двумя серводвигателями RC, которые управляют тазобедренным и коленным суставами.


Конструктивные особенности робота Cheetah-cub

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Согласно EPFL, робот Cheetah-cub весом 1,1 кг является «самым быстрым в своей категории, а именно с нормализованной скоростью для небольших четвероногих роботов весом до 30 кг». Работая от источника питания с напряжением 8–14 В, Wi-Fi- включенный робот был протестирован на скорости 1,42 м / с, или почти в семь раз больше его длины тела 21 см за одну секунду.
Особое внимание было уделено автоматической стабилизации при движении на полной скорости по полосе препятствий.

Xenomai Linux внутри

Робот Cheetah-cub работает в режиме реального времени на расширенной версии Linux с сайта Xenomai.org на плате управления роботом RoBoard RB110 .
Xenomai - это жесткая версия Linux для реального времени, основанная на более раннем RTAI (интерфейс приложений реального времени), и находится на пути к интеграции патчей PREEMPT_RT для большей интеграции с основной разработкой ядра Linux.

Одноплатный компьютер RoBoard RB110 (SBC) включает в себя 1-ГГц встраиваемую систему DM & P Vortex86DX .
(См. Его блок-схему справа; щелкните изображение, чтобы увеличить его.) Как и другие разработки Vortex на базе архитектуры x86 от DM & P, 32-разрядный SoC оптимизирован для низкого энергопотребления, в этом случае заявлено, что оно составляет менее 1 Вт.


RoBoard RB-110 SBC обычный и с функциональными выносками

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Робот RoBoard 96 x 56 мм и 40 г RB-110 оснащен 256 МБ оперативной памяти DDR2, а также АЦП Analog Devices AD-7918 и высокоскоростным UART FTDI.
Слот microSD и порт USB 2.0 объединены с разъемами для ШИМ, IDC, USB, Ethernet, mini-PCI, JTAG и различных последовательных портов.
Потребляемая мощность составляет + 5 В при 400 мА.

Мозг на базе Linux робота работает совместно с центральными генераторами паттернов (CPG), которые EPFL описывает как «сети связанных нейронов, которые могут создавать сложные двигательные паттерны, получая только простые командные сигналы от верхних частей мозга». CPG помогают движение робота с использованием разнообразных рычажных движений, таких как локомоция, по неровной поверхности.
Особое внимание было уделено биомеханически возможным параметрам управления, таким как амплитуда и смещения колебаний бедра, частота цикла передвижения, фазовое соотношение между углом бедра и углом колена, а также коэффициент заполнения цикла ноги.

Краткое видео на YouTube ниже дает краткое представление о роботе CheetahCub и демонстрирует его в действии.

CheetahCub демонстрационное видео

Дополнительную информацию о готовящемся роботе Cheetah-cub можно найти на странице объявлений EPFL о Cheetah-cub Robot , а также об этом описании движения робота с усилением рысью (PDF Download) и этой исследовательской работе (PDF Download) об этом же тема.

(Примечание: изображения CheetahCub являются собственностью Biorobotics Laboratory, EPFL)