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  • 若昂拉莫斯(中心)爱马仕(左),共同发明和小爱马仕(右)

    若昂拉莫斯(中心)爱马仕(左),共同发明和小爱马仕(右)

    照片:托尼pulsone

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两足机器人模拟运行时,人的平衡和跳跃

若昂拉莫斯(中心)爱马仕(左),共同发明和小爱马仕(右)

新的控制系统可以使仿人机器人做举重等体能要求很高的任务。 看视频


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从燃烧的建筑物,化学品泄漏,或者说是无法访问人应答任何灾难救助受灾群众有一天是弹性的,适应性强的机器人任务。想象一下,可以通过四肢瓦砾约束情况下,救援,机器人,然后站起来,两条腿通过一个锁着的门推开了沉重的障碍或断裂。

工程师们正在对四足机器人的设计和他们的能力大踏步前进 , 甚至做 后空翻。但得到两条腿,人形机器人发力或推反对的东西没有掉下来一直是显著的绊脚石。

现在在澳门太阳城最新网站和伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的工程师已经开发出控制在两足,遥控操作机器人平衡的方法 - 向使一个人形开展具有挑战性的环境影响大的任务的重要一步。

该球队的机器人,物理上类似于加工躯干和两条腿,由人类操作员穿着发送关于所述人的运动和地面反作用力的机器人的信息的背心远程控制。

通过马甲,操作人员可以直接机器人的运动和感觉机器人的运动。如果机器人正开始翻倒,人类感觉上的背心的相应拉,并且可以在某种程度上调整到两个平衡自己和,同步地,机器人。

在与机器人来测试这个新的“平衡反馈”的方法的实验中,研究人员能够远程维护机器人的平衡,因为它跳下来代替同步,其操作人员走去。

“它就像一个沉重的背包运行 - 你可以感受一下你身边的背包移动的动态,并且可以适当地补偿,说:”若昂·拉莫斯,谁开发的方法为澳门太阳城最新网站博士后。 “现在如果你想打开一扇沉重的门,人可以指挥机器人在门口扔它的身体,并将它推开放,而不会失去平衡。”

拉莫斯,谁现在是在伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的助理教授,有详细的研究今天出现在方法 科学机器人。在研究他的合着者是sangbae金,在澳门太阳城最新网站机械工程系副教授。

多运动

此前,金拉莫斯建成了两条腿的机器人 爱马仕 (用于高效机器人机制和机电系统)和开发的方法为它通过模仿遥操作的操作员的动作,这种方法,研究人员说带有一定的人文优势。

“因为你有谁可以学习和适应上飞一个人,一个机器人可以执行它从来没有实行之前[通过远程操作]运动,”拉莫斯说。

示威游行,爱马仕把咖啡倒在杯子里,挥起斧头砍木头,和处理灭火器扑灭火灾。

所有这些任务都涉及到机器人的上半身和算法来匹配机器人与它的经营者的肢体定位。爱马仕是能够进行高影响力的运动,因为机器人的根源在于地方。平衡,在这种情况下,就简单多了维护。如果机器人被要求采取任何措施,但是,它会可能在试图模仿操作人员的动作放倒。

“我们意识到,以产生高力或搬重物,只是复制运动是不够的,因为机器人将下降容易,” Kim说。 “我们需要复制该运营商的动态平衡。”

进入小爱马仕,爱马仕的微缩版本,大约是平均成年人的三分之一大小。团队设计机器人简单地躯干和两条腿,以及设计的系统具体测试下半身的任务,如运动和平衡。与它的全身对口,小爱马仕专为远程操作,用一个马甲来控制机器人的行动适合了一个运营商。

机器人复制操作的平衡,而不仅仅是它们的运动,球队不得不先找到一个简单的方法来表示平衡。拉莫斯最终意识到平衡可能被剥离下来两个主要成分:一个人的质心和他们的压力中心 - 基本上,在哪里相当于所有的支撑力力作用在地面的一个点。

质量的关系中心的压力中心,发现拉莫斯的位置,直接关系到一个人如何平衡在任何给定的时间。他还发现,这两种成分的位置可以物理地表示为倒立摆。想象左右摇摆,同时保持植根于同一个地方到另一边。所述效果类似于倒置摆的摆动,表示人类的质量(通常在躯干)的中心的顶端和代表他们的在地面上的压力中心的底部。 

繁重

定义质心如何涉及的压力中心,拉莫斯收集人体运动数据,包括在实验室,在那里他来回摇摆,代替走测量,并且对所测量他施加在地面上的力的力板跃升,作为他的脚的位置和躯干的记录。他然后冷凝这个数据到质心和压力中心的测量,并开发了一个模型中的每个相对于代表到其他,作为倒立摆。

然后,他开发出了第二个模型,类似于模型人体平衡,但规模较小,较轻的机器人的尺寸,和他开发的控制算法联系起来,使两个模型之间的反馈。

研究人员测试了这种平衡反馈模型,首先在一个简单的倒立摆,他们建在实验室,在大约相同的高度,小爱马仕束的形式。他们连梁其遥操作系统,并响应于操作者的动作来回摇摆沿着轨道。作为运营商摇摆到一边,梁同样做了 - 运动,操作者也能感受到通过背心。如果梁动摇太远,操作员,感觉拉,能把身子的其他方式进行补偿,并保持平衡梁。

实验表明,新的反馈模式可以工作,以保持在横梁上的平衡,因此研究人员又试图在小爱马仕模型。他们还开发了一种算法为机器人平衡的简单模型自动转换到它的每一个脚就不得不产生,复制操作的脚的力量。

在实验室中,拉莫斯发现,他穿背心,他不仅可以控制机器人的运动和平衡,但他也能感受到机器人的运动。当机器人用从各个方向锤子敲击,拉莫斯感觉到背心加加速度在机器人移动的方向。拉莫斯本能地抵制拖船,其中机器人注册为在质心相对于压力中心的微妙变化,它反过来模仿。其结果是,机器人能够从翻倒保持,甚至之中多次打击,它的身体。

小爱马仕也模仿其他运动,包括跑步和在地方跳,和行走在不平的地面,同时保持其平衡,而不系绳或支架的帮助拉莫斯。

“平衡反馈是一个很难界定,因为这是我们做的不加思考什么事情,” Kim说。 “这是第一次平衡反馈正确的动态行为定义。这将改变我们如何控制远程操作的人形“。

Kim和拉莫斯将继续开发一个全身机器人,有类似的平衡控制工作,有一天能够通过灾区疾驰并上升到推开障碍,抢救或抢救任务的一部分。

“现在我们能做的重开门或解除或投掷重物,以适当平衡的沟通,” Kim说。

这项研究得到了支持,部分由鸿海精密工业股份有限公司。 LTD。和NAVER Labs公司。


主题: 研究, 机械工业, 工程学院, 机器人, 机器人, 计算机建模

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