Четырехместный Linux-робот чувствует свой путь через препятствия

Итальянский технологический институт представил свою первую публичную демонстрацию четырехъядерного робота на основе Linux для навигации по пересеченной местности.
Тем временем разрабатывается новая версия робота Hydraulic Quadruped (Hyq), который может «чувствовать» и преодолевать препятствия с помощью алгоритма пошагового рефлекса, позволяя роботу легче перемещаться в условиях низкой видимости.

Роботы на базе Linux бывают всех форм и размеров, от робота- гепарда Biorob до моделей до колен, которые могут быть собраны от набора роботов Lego Mindstorms EV3 до полномасштабного гуманоида NASA Robonaut 2 .
В тяжелом классе мы видели 2,8-метровую 1800-килограммовую прогулочную машину Mantis Hexapod от Micromagic Systems.
В настоящее время отдел передовой робототехники в Istituto Italiano di Tecnologia (Итальянский технологический институт, или IIT) разработал еще одного тяжеловесного претендента на робота Hydrolic Quadruped (Hyq).


Гидравлический квадрупед робота ИИТ (он же Hyq)

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Как и Big Dog на основе RTOS Boston Dynamics (на фото справа; щелкните, чтобы увеличить), Hyq (произносится как «высокий сигнал») - это четвероногий робот размером с Великого датчанина, предназначенный для навигации по пересеченной местности.
Он не такой большой и плохой, как BigDog, не говоря уже о более жестком и мощном LS3 Boston Dynamics, и он не может перевозить такие большие нагрузки.
Тем не менее, он кажется более ловким, чем любой четвероногий робот на сегодняшний день.

В прошлом году IIT анонсировал гидравлический привод Hyq с регулируемым крутящим моментом и в мае выпустил свою первую демонстрацию видео.
1 августа Hyq дал свое первое публичное выступление на конференции « Живые машины» в Лондонском музее естественной истории, согласно отчету Spectrum.IEEE , собранному Engadget .

Благодаря гидравлическим приводам и умным программам, работающим на компьютере Pentium с Xenomai на базе Linux, Hyq может ходить, бегать, прыгать и толкаться.
Согласно IIT, он может развивать максимальную скорость до двух метров в секунду, подниматься на полметра из положения приседания и может балансировать на неустойчивой земле.


Hyq и его CAD-рендеринг

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Согласно Spectrum.IEEE, разрабатывается новая версия робота Hyq, которая открывает новые возможности в предотвращении препятствий для роботов.
С помощью нового алгоритма пошагового рефлекса датчики Hyq могут преодолевать препятствия, не полагаясь на системы видения.
Недавно Институт опубликовал видео-демонстрацию, в которой робот ловко переступает через 11-сантиметровые доски (см. Ниже).

Как объясняет Эрико Гиззо из Spectrum.IEEE, падение - огромная проблема для тяжелых - не говоря уже о дорогих - таких роботов, как Hyq.
В отличие от Aldebaran Nao на базе Linux по колено (на фото справа; нажмите, чтобы увеличить), большие роботы, такие как Hyq, падают достаточно сильно, чтобы сломаться, и они не могут легко поднять себя обратно.

«Роботы плохо справляются с падениями», - пишет Гиззо.
«Их жесткие металлические корпуса не могут поглощать удары, и авария часто означает поломку деталей и дорогостоящий ремонт». Камеры могут помочь избежать препятствий, которые могут привести к падению, а инфракрасные камеры могут справиться с типичными условиями темноты, но камеры не работают в тяжелых условиях. листва или дым.
Системы LIDAR могут в некоторой степени способствовать проникновению таких помех, но они очень дороги.

В качестве альтернативного подхода к препятствиям разработчики IIT добавляют алгоритмы пошагового рефлекса, которые могут быстро реагировать на падения.
Робот HyQ измеряет внешние силы на своих ногах.
Когда сила достигает определенного порога, срабатывает пошаговый рефлекс.
Сначала он поглощает удар своими гидравлически совместимыми ножками, а затем поднимается выше нормы, чтобы помочь устранить препятствие.

Видео на YouTube ниже демонстрирует новый животный шаговый рефлекс робота HyQ.

Видео, демонстрирующее новый животный шаговый рефлекс робота HyQ

ИИТ продолжает совершенствовать метод, одновременно работая над улучшением системы зрения.
Это также развивает «более динамичные походки, такие как бегство и скачка», говорит история.

Xenomai Linux под капотом

Подобно четвероногому роботу Cheetah-cub (на рисунке справа; щелкните, чтобы увеличить его), Hyq обрабатывает свои алгоритмы, используя Linux реального времени Xenomai на процессоре x86.
В случае с Hyq он работает на плате PC / 104 на базе Pentium, согласно веб-странице IIT Advanced Robotics Hyq.

Робот весом 70 кг имеет размеры 1 х 0,98 х 0,5 метра и имеет четыре сочлененные ноги, каждая с тремя степенями свободы (DoF).
Из этих 12 источников DoF восемь являются гидравлическими, а остальные четыре - электрическими.
Говорят, что его общий диапазон движения составляет 120 градусов.

Оснащенный бесщеточными двигателями постоянного тока, Hyq оснащен гидравлическими цилиндрами с 16-цилиндровым рабочим ходом 80 мм и максимальным гидравлическим моментом 145 Нм, а электрическим - 152 Нм.
Hyq имеет датчики, которые измеряют положение и крутящий момент на каждом соединении, а также давление в камере цилиндра, инерциальный измерительный блок (IMU) и гидравлическую систему.

Будущие приложения для Hyq включают поиск и спасание, лесное хозяйство, строительство и пожаротушение, а также задачи инспекции и разведки.
У Hyq недавно была первая продажа, когда IIT продала единицу в ETH Zurich Agile и Dexterous Robotics Lab.

Более подробную информацию о Hyq можно найти на веб-странице IIT Advanced Robotics Hyq .