МЭБЕЛ (робот)
MABEL — это робот, созданный в 2009 году исследователями Мичиганского университета и известный как самый быстрый в мире двуногий (двуногий) робот с коленями. MABEL способен развивать скорость до 3,6 м/с (6,8 миль в час). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Название MABEL — это аббревиатура от Мичиганского антропоморфного двуногого существа с электронными ногами. [ 1 ] В число создателей входят Джей У. Гриззл, Джонатан Херст, Пак Хэ Вон, Коушил Шринат и Алиреза Рамезани. [ 3 ] Мэйбл весит 143 фунта (65 килограммов), большая часть ее веса приходится на верхнюю часть туловища. Ножки содержат большие пружины и соединены в колени. Робот прикреплен к страховочной стреле для обеспечения боковой устойчивости. [ 3 ]
| Средняя скорость | Пиковая скорость | Дорожный просвет |
|---|---|---|
| 1,95 м/с (4,4 мили в час) | 3,06 м/с (6,8 миль в час) | 3-4 дюйма |
Мотивы для МЭЙБЛ
[ редактировать ]- Создайте робота, похожего на «КРОЛИКА» (французский двуногий шагающий робот), но с некоторыми модификациями. [ 4 ]
- Создайте робота, который может быстро бегать, адаптироваться к местности и эффективно использовать энергию. [ 4 ]
- Внедряйте эффективные трансмиссии и механизмы управления с обратной связью. [ 4 ]
- Продвигать информационно-просветительскую работу для Инженерного колледжа Мичиганского университета . [ 4 ]
Особенности и технологии
[ редактировать ]Части
[ редактировать ]- Пружина : Каждый тазобедренный и коленный суставы содержат пружину, последовательно соединенную с двумя двигателями. [ 3 ]
- Острые ступни : Концы ног МЭЙБЛ имеют заостренную точку внизу, поэтому ступня каждый раз равномерно прикасается к земле. [ 3 ]
- Защитная стрела : большой металлический шест, стабилизирующий положение. Поскольку MABEL работает в 2D, он неустойчив в поперечном направлении и без стрелы упадет вбок. [ 3 ]
- Страховочный трос : тонкая веревка, прикрепленная к левой средней части МЕЙБЛ, чтобы предотвратить падение робота. Это было добавлено после того, как MABEL впервые упала на неровной местности. [ 3 ]
Инновационная трансмиссия
[ редактировать ]Чтобы обеспечить функциональность MABEL в течение длительного периода времени, исследователи сосредоточились на способах оптимизации эффективности трансмиссии. В отличие от RABBIT, у MABEL все четыре двигателя были расположены в средней части, а не в ногах. Это делает ноги легче и подвижнее. Во-вторых, большая часть энергии MABEL хранится в больших пружинах, которые уменьшают удары и сохраняют энергию. MABEL использует дифференциал , так что пружину можно заземлить на туловище робота, а не подключать напрямую последовательно с двигателем. Это позволяет сжатию пружины лучше применять силу, которая поднимает центр масс. Еще одним инновационным аспектом пружин является то, что их называют «односторонними», поскольку они не выходят за пределы остальной длины, создавая ненаправленную силу. [ 4 ]
Алгоритмы управления с обратной связью
[ редактировать ]Чтобы MABEL мог самостоятельно бегать и ходить по пересеченной местности, инженеры использовали вычисления в реальном времени QNX и среду сбора данных для создания управления с обратной связью . [ 4 ] Управление с обратной связью постоянно подает в систему различные входные данные на основе информации от датчиков. Контроллер измеряет выходные значения с помощью датчиков и сравнивает эти значения с желаемым выходным сигналом. Разница между измеренным выходным значением и желаемыми выходными значениями является так называемым «сигналом ошибки». Этот сигнал затем используется для соответствующего изменения входных значений системы. [ 5 ] Этот метод управления с обратной связью каждую секунду выполняет тысячи корректировок для стабилизации робота. [ 3 ] Благодаря этой системе MABEL способен не только корректировать себя, но и реагировать на несоответствия местности. [ 4 ]
Информационно-пропагандистская деятельность и СМИ
[ редактировать ]Робот MABEL стал широко известен после того, как видео на YouTube, загруженное u/MichiganEngineering, получило более 450 000 просмотров. MABEL также была показана в сегменте CNN 19 сентября 2011 года, где один из создателей профессор Джесси Гриззл давал интервью в прямом эфире. [ 6 ] Вплоть до августа 2014 года MABEL использовалась для информационно-пропагандистской работы во время студенческих экскурсий K-12 в Инженерный колледж Мичиганского университета . [ 4 ] 14 августа 2014 года MABEL была выставлена в Чикагском полевом музее, где она находится в настоящее время. [ 7 ]
Будущие приложения
[ редактировать ]В своем интервью CNN Джесси Гризл заявил, что такого рода технология может быть полезна в ситуациях пожаротушения, когда пожарные считают, что в горящем доме никого нет, но наблюдение необходимо. Позже в своем интервью он также добавил, что инновационные алгоритмы обратной связи могут сыграть роль в оказании помощи парализованным людям. Он сказал, что алгоритмы обратной связи будут необходимы для успешного конструирования экзоскелетов — механических систем, которые прикрепляются к человеческому телу и помогают мышцам двигаться. [ 6 ] В настоящее время Гризл сотрудничает с Джонатаном Херстом из Института робототехники Карнеги-Меллона над созданием нового двуногого робота под названием «МАРЛО». Вместо ходьбы и бега в 2D, будучи подключенным к стреле, MARLO будет двигаться в 3D. Робот в 3D означает, что робот будет стоять отдельно, без страховочной стрелы или страховочного троса. Во время тестирования в 2013 году MARLO предприняла 15 успешных шагов без каких-либо успехов, чтобы стабилизироваться. [ 8 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Ступенька на 8 дюймов для MABEL — это шаг вперед для роботов» . Журнал инженерной лаборатории Мичигана . Инженерный колледж Мичиганского университета . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Шринат, Коушил. «Соответствующий гибридный контроллер нулевой динамики для стабильной, эффективной и быстрой двуногой ходьбы на MABEL». CiteSeerX 10.1.1.163.9747 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Июнь, Екатерина (23 сентября 2011 г.). «Знакомьтесь, МЭБЕЛ: самый быстрый в мире двуногий робот с коленями» . www.livscience.com . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Гризл, JW (2009). «MABEL, новый робот-двуногий ходунок и бегун». Американская конференция по контролю 2009 года . стр. 2030–2036 гг. дои : 10.1109/ACC.2009.5160550 . ISBN 978-1-4244-4523-3 . S2CID 2926301 .
- ^ Дойл, Джон; Фрэнсис, Брюс; Танненбаум, Аллен. «Теория управления с обратной связью» (PDF) . control.utoronto.ca . Проверено 10 ноября 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б «МЕЙБЛ, двуногий робот» . eecs.umich.edu . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Щепанский, Марцин. «Новая жизнь МЭЙБЛ в Чикагском Филд-музее» . engin.umich.edu . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Мур, Николь (3 декабря 2013 г.). «Двуногий робот выходит на улицу в Университете Мичигана» . umich.edu . Проверено 30 октября 2014 г.