Чотириногий робот виліз на вертикальні сходи

Японські інженери створили чотириногого робота, здатного ходити по горизонтальних поверхнях і підніматися по абсолютно вертикальним сходах, причому він самостійно розпізнає поручні сходів перед собою. Розробка була представлена на конференції IROS 2019 , коротко про неї розповідає IEEE Spectrum.

Ходячі роботи стали популярні серед дослідників завдяки їх здатності долати перешкоди на місцевості, а також тому, що їх елементи та алгоритми отримали сильний розвиток в останні роки. Однак такі роботи зазвичай не здатні справлятися з високими перешкодами, хоча існують і виключення, наприклад, Atlas і Spot від Boston Dynamics або E2-DR від Honda. Але навіть вони можуть вилізти лише на похилі сходи, а не вертикальні. Це пов’язано з тим, що, коли робот підіймається на вертикальні сходи, його центр ваги занадто сильно відхиляється назад, і він не може втриматися без гаків або інших утримуючих механізмів.

Наоюкі Кубота (Naoyuki Kubota) з Токійського столичного університету і його колеги спорядили чотириногого робота простими захопленнями, які не заважають йому при ходьбі, але дозволяють підійматися вгору по вертикальних сходах і продовжувати шлях нагорі. Робот має досить складну конструкцію ніг з п’ятьма ступенями свободи в кожній. На кінці ноги розташовуються датчики сили і торкання, а також засувка, що дозволяє захоплювати поручень на сходах.

Для навігації у робота встановлено два лазерних далекоміра на спині і чотири  камерами на голові. Обидва типи датчиків безпосередньо вимірюють відстань, посилаючи промені, і вимірюючи час, через яке відбиті промені повертаються до них. Дані з різних датчиків об’єднуються в єдине хмара точок, а алгоритми машинного навчання самостійно розпізнають поручні сходів і розраховують оптимальні точки захоплення.

Варто зазначити, що алгоритми робота не універсальні і їх необхідно окремо навчати для кожної сходинки, але в майбутньому автори планують виправити цей недолік. Крім того, на ролику можна бачити, що запис був багаторазово прискорений, і насправді робот рухається вкрай повільно.

При створенні роботів, які працюють з високими перешкодами, застосовують і інший підхід. Він полягає в розподілі обов’язків між роботом, ефективно переміщається по горизонтальних поверхнях, і дроном, здатним злітати на велику висоту. При цьому деякі інженери використовують дрон як пасивний елемент, здатний лише збирати дані з висоти, а японські розробники на початку року навчили дрон закріплювати на висоті трос і допомагати роботу вилізти на вертикальне перешкоду.