MABEL (robot) - MABEL (robot) - Wikipedia

MABEL je robot zkonstruovaný v roce 2009 výzkumníky z Michiganská univerzita, o kterém je dobře známo, že je nejrychlejší na světě bipedální (dvounohý) robot s koleny. MABEL je schopen dosáhnout rychlosti až 3,6 m / s (6,8 mph).[1][2][3][4] Jméno MABEL je zkratka pro Michigan Antropomorfní Dvojnože s elektronickými nohami.[1] Tvůrci zahrnují J.W. Grizzle, Jonathan Hurst, Hae-Won Park, Koushil Sreenath a Alireza Ramezani.[3] MABEL váží 65 kilogramů, přičemž většina jeho hmotnosti je v oblasti horní části trupu. Nohy obsahují velké pružiny a jsou spojeny do tvaru kolen. Robot je připevněn k bezpečnostnímu výložníku pro boční stabilitu.[3]

Průměrná rychlostMaximální rychlostSvětlá výška
1,95 m / s (4,4 mph)3,06 m / s (6,8 mph)3-4 palce

Motivace pro MABEL

  • Vytvořte robota podobného robotovi „RABBIT“ (francouzský bipedální kráčející robot), ale s určitými úpravami.[4]
  • Vyrobte si robota, který umí rychle běžet, přizpůsobit se terénu a efektivně využívat energii.[4]
  • Inovujte efektivní hnací ústrojí a ovládejte mechanismy zpětné vazby.[4]
  • Propagujte dosah pro University of Michigan College of Engineering.[4]

Vlastnosti a technologie

Díly

  • Jaro: Každý kyčelní a kolenní kloub obsahuje pružinu, která je sériově spojena se dvěma motory.[3]
  • Namiřte nohy: Konec nohou MABEL má ve spodní části špičku, takže noha pokaždé rovnoměrně dopadne na zem.[3]
  • Bezpečnostní výložník: Velká kovová tyč, která se stabilizuje. Protože MABEL pracuje ve 2D, je bočně nestabilní a bez boomu by spadl do strany.[3]
  • Bezpečnostní kabel: Tenké lano připojené k levé střední části MABEL, aby bylo zajištěno, že robot nespadne. To bylo přidáno poté, co MABEL poprvé testoval nerovný terén.[3]

Inovativní pohonná jednotka

Aby byla MABEL funkční po delší dobu, zaměřili se vědci na způsoby, jak optimalizovat účinnost hnacího ústrojí. Na rozdíl od RABBIT byl MABEL navržen tak, aby měl všechny čtyři motory ve střední části místo nohou. Díky tomu jsou nohy lehčí a hbitější. Zadruhé, většina energie společnosti MABEL je uložena ve velkých pružinách, které snižují nárazy a ukládají energii. MABEL používá a rozdíl takže pružina může být uzemněna trupem robota namísto přímého sériového spojení s motorem. To umožňuje kompresi v pružinách lépe aplikovat sílu, která tlačí nahoru těžiště. Dalším inovativním aspektem pružin je to, že jsou označovány jako „jednostranné“, protože nepřesahují délku odpočinku a způsobují nepřímou sílu.[4]

Algoritmy řízení zpětné vazby

Aby byla společnost MABEL nezávislým běžcem a chodcem na nerovném terénu, použili inženýři výpočetní prostředí QNX v reálném čase a prostředí DAQ k vytvoření ovládání zpětné vazby.[4] Řízení zpětné vazby neustále přivádí různé vstupy do systému na základě informací ze senzorů. Regulátor měří výstupní hodnoty pomocí senzorů a porovnává je s požadovaným výstupem. Rozdíl mezi měřeným výstupem a požadovanými výstupními hodnotami se nazývá „chybový signál“. Tento signál se poté použije k odpovídající změně vstupních hodnot systému.[5] Tato metoda zpětné vazby provádí každou sekundu tisíce úprav za účelem stabilizace robota.[3] Díky tomuto systému je MABEL schopen se nejen sám opravit, ale také reagovat na nesrovnalosti v terénu.[4]

Dosah a média

Robot MABEL se stal dobře známým poté, co video na YouTube nahrané společností u / MichiganEngineering získalo více než 450 000 zhlédnutí. MABEL byl také uveden v segmentu CNN dne 19. září 2011, ve kterém byl spolutvůrcem prof. Jessy Grizzle rozhovor v živé televizi.[6] Až do srpna 2014 se MABEL používal pro dosah během studentských zájezdů K-12 na College of Engineering na University of Michigan.[4] 14. srpna 2014 byla společnost MABEL vystavena v Chicagském polním muzeu, kde v současné době sídlí.[7]

Budoucí aplikace

Jessy Grizzle ve svém rozhovoru pro CNN uvedl, že tento druh technologie by mohl být užitečný pro hasičské situace, ve kterých hasiči věří, že nikdo není v hořícím domě, ale je nutný dohled. Později v rozhovoru také dodal, že inovativní algoritmy zpětné vazby ovládání mohou hrát roli při pomoci paralyzovaným lidem. Řekl, že algoritmy zpětné vazby budou nezbytné pro úspěšné inženýrství exoskeletony, mechanické systémy, které se připojují k lidskému tělu a pomáhají pohybům svalů.[6] Grizzle v současné době spolupracuje s Jonathanem Hurstem z Robotics Institute v Carnegie Mellon na vytvoření nového bipedálního robota s názvem „MARLO“. Místo chůze a běhu ve 2D při připojení k výložníku se MARLO bude pohybovat ve 3D. Robot ve 3D znamená, že by byl volně stojící bez bezpečnostního výložníku nebo bezpečnostního kabelu. Během testování v roce 2013 podniklo MARLO 15 úspěšných kroků bez boomu, aby se stabilizovalo.[8]

Reference

  1. ^ A b „Osmipalcový krok dolů pro MABEL je krokem nahoru pro robotický druh“. Michigan Engineering LabLog. University of Michigan College of Engineering. Citováno 30. října 2014.
  2. ^ Sreenath, Koushil. „Kompatibilní hybridní řadič nulové dynamiky pro stabilní, efektivní a rychlou chůzi na dvoumístném systému MABEL“. CiteSeerX  10.1.1.163.9747. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  3. ^ A b C d E F G h Června, Catherine. „Seznamte se s MABEL: Nejrychlejší robot se dvěma nohami na světě s koleny“. livescience.com. Citováno 30. října 2014.
  4. ^ A b C d E F G h i Grizzle, J.W. (2009). "MABEL, nový robotický bipedální chodec a běžec". Americká kontrolní konference 2009. 2030–2036. doi:10.1109 / ACC.2009.5160550. ISBN  978-1-4244-4523-3.
  5. ^ Doyle, John; Francis, Bruce; Tannenbaum, Allen. „Teorie řízení zpětné vazby“ (PDF). control.utoronto.ca. Citováno 10. listopadu 2014.
  6. ^ A b „Dvojnohý robot MABEL“. eecs.umich.edu. Citováno 30. října 2014.
  7. ^ Szczepanski, Marcin. „Nový život pro MABEL v Chicago Field Museum“. engin.umich.edu. Citováno 30. října 2014.
  8. ^ Moore, Nicole. „Dvounohý robot chodí venku v U-Michiganu“. umich.edu. Citováno 30. října 2014.

externí odkazy