Mire a este robot cuadrúpedo abordar la barra de equilibrio, gracias a un sistema de rueda de reacción inteligente

Mar 21, 2023

Investigadores del Instituto de Robótica y el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Carnegie Mellon han descubierto una forma de ayudar a los robots cuadrúpedos como Spot a enfrentarse a terrenos complicados con barra de equilibrio, atando una rueda de reacción activa a su espalda.

"Este experimento fue enorme", afirma Zachary Manchester, autor principal del trabajo y director del Laboratorio de Exploración Robótica de Carnegie Mellon. "No creo que nadie haya hecho antes con éxito una caminata en barra de equilibrio con un robot".

Caminar a lo largo de una barra de equilibrio es una tarea complicada para un ser humano, pero para los robots es considerablemente más desafiante. Hay poco margen de error y ningún lugar donde tropezar, y cuando trabaja con cuatro patas, en lugar de dos, las cosas se vuelven aún más difíciles. "Con los métodos de control actuales, el cuerpo y las piernas de un robot cuadrúpedo están desacoplados y no se hablan entre sí para coordinar sus movimientos", explica Manchester. "Entonces, ¿cómo podemos mejorar su equilibrio?"

La solución es un software y hardware de dos partes: un par de actuadores de rueda de reacción (RWA) atados a la espalda del robot y una técnica de control novedosa que puede usar las ruedas para controlar el momento angular del robot independientemente de sus piernas.

"Básicamente, tienes un gran volante con un motor adjunto", dice Manchester sobre el enfoque RWA, que se utiliza para proporcionar control remoto de satélites en el espacio. "Si haces girar el volante pesado en un sentido, hace que el satélite gire en el otro sentido. Ahora toma eso y ponlo en el cuerpo de un robot cuadrúpedo".

Al probar el concepto en un robot cuadrúpedo comercial Unitree A1, el equipo descubrió que dos RWA eran suficientes para orientar el cuerpo y aumentar la agilidad del robot, y que podían tratarse en el software de control como un simple girostato, fácilmente agregado a un modelo predictivo. algoritmo de control

Las simulaciones demostraron que el sistema es teóricamente capaz de permitir que el robot siempre aterrice sobre sus pies, como un gato, independientemente de la orientación de la caída, mientras que las pruebas físicas hicieron que el robot modificado abordara la barra de equilibrio con aplomo.

"Los cuadrúpedos son la próxima gran novedad en robots", predice Manchester. "Creo que vas a ver muchos más de ellos en la naturaleza en los próximos años".

El trabajo del equipo ha sido aceptado en la Conferencia Internacional sobre Robótica y Automatización de 2023 (ICRA '23) y está disponible como descarga de PDF de acceso abierto.