Als ich vor nicht allzu langer Zeit über humanoide Roboter sprach, sagte mir jemand, ihr Hauptproblem mit dem Formfaktor sei, dass wir – aus evolutionärer Sicht – nicht besonders gut gebaut seien. Das soll natürlich nicht heißen, dass unser Körper uns nicht gute Dienste geleistet hat.
Sie machen das seit ein paar hunderttausend Jahren. Wenn Sie sich mit einem talentierten Produktdesigner zusammensetzen und ihn bitten, etwas von Grund auf neu zu entwickeln, würden ihn bestimmte Bedenken wahrscheinlich in eine ganz andere Richtung führen.
Balance ist auf dieser Liste. Auch hier haben wir alles in allem gut für uns getan, aber wenn das Balancieren ganz oben auf Ihrer Prioritätenliste stand, entscheiden Sie sich vielleicht für etwas mit vier Beinen und einem niedrigeren Schwerpunkt.
Dieser handelsübliche Hunderoboter ist ein perfekter Ausgangspunkt. Der Vierbeiner ist in seiner normalen Fortbewegung sehr stabil. Wie Sie wahrscheinlich erwarten würden, ändert sich das schnell, wenn Sie sagen, kleben Sie es auf einen Schwebebalken. Das ist jedoch die Art von Herausforderung, für die Sie leben, wenn Sie Teil eines Labors wie dem Robotics Institute der Carnegie Mellon University sind.
„Dieses Experiment war riesig“, sagt Assistenzprofessor Zachary Manchester. „Ich glaube nicht, dass jemals jemand erfolgreich Schwebebalken-Laufen mit einem Roboter gemacht hat.“
Warum dies eine so große Herausforderung ist … für den Anfang sind diese Roboter nicht dafür ausgelegt. Nochmals, wenn Sie dieser allmächtige Designer sind, würden Sie für den Anfang mehr Flexibilität und Gegengewicht hinzufügen. Die Lösung, auf die das Team gelandet ist, ist der große Rucksack, den Sie auf dem obigen Foto sehen. Das ist ein Reaktionsrad-Aktuator (RWA) – etwas, das verwendet wird, um die Höhe von Satelliten zu kontrollieren.
„Sie haben im Grunde ein großes Schwungrad mit einem daran befestigten Motor“, fügt Manchester hinzu. „Wenn Sie das schwere Schwungrad in eine Richtung drehen, dreht sich der Satellit in die andere Richtung. Jetzt nimm das und stecke es auf den Körper eines vierbeinigen Roboters.“
CMU-Notizen:
Manchester sagte, es sei einfach, ein bestehendes Steuerungs-Framework zu modifizieren, um die RWAs zu berücksichtigen, da die Hardware weder die Massenverteilung des Roboters verändert, noch die Gelenkbeschränkungen eines Schwanzes oder einer Wirbelsäule aufweist. Ohne solche Einschränkungen berücksichtigen zu müssen, kann die Hardware wie ein Gyrostat (ein idealisiertes Modell eines Raumfahrzeugs) modelliert und in einen standardmäßigen modellprädiktiven Steueralgorithmus integriert werden.
Warum, fragen Sie sich vielleicht, würde jemand Zeit damit verbringen, so etwas zu entwickeln? Abgesehen von der offensichtlichen Befriedigung, einem Hunderoboter dabei zuzusehen, wie er über einen Schwebebalken läuft, lautet die unmittelbarste Antwort Suche und Rettung. Das ist seit langem eine Schlüsselanwendung für diese Art von Robotern – das Senden von Maschinen, wo Sie normalerweise keine Menschen schicken würden. Es ist leicht zu verstehen, warum das Gleichgewicht in einem solchen Szenario so wichtig ist.