Инженеры разработали двухуровневую схему управления походкой для многоногих роботов, напоминающую аналогичный механизм у живых организмов. Она состоит из центрального контроллера, отвечающего за походку в целом, и отдельных контроллеров, генерирующих траектории движения для каждой ноги. За счет такой схемы походкой робота с несколькими ногами и множеством моторов можно управлять, меняя значения всего пяти параметров, сообщается в журнале IEEE Access.

В живых организмах за многие рутинные периодические действия, такие, как ходьба или дыхание, отвечают центральные генераторы упорядоченной активности. Они позволяют выполнять эти движения неосознанно, хотя и могут принимать от головного мозга регулирующие сигналы. Ранее некоторые группы инженеров уже реализовывали системы управления роботами, использующие аналогичную схему, но обычно они довольно сложны, управлялись множеством параметров или имели малую гибкость из-за использования интегральных схем с заранее заданной логикой.

Инженеры под руководством Людовико Минати (Ludovico Minati) из Токийского технологического института создали новую двухуровневую систему управления движением шестиногого робота, использующую программируемую аналоговую интегральную схему. В отличие от обычных схем с заранее заданной при производстве конфигурацией, соединения между ячейками такой схемы можно менять во время ее функционирования и, таким образом, подстраивать под текущие задачи.

Предложенная инженерами схема состоит из двух компонентов — центрального генератора, отвечающего за ходьбу всего робота и координирующего работу ног, и локальных генераторов, отвечающего непосредственно за движение каждой ноги. Центральный генератор состоит из шести узлов, каждый из которых связан с локальным генератором каждой ноги. Локальные генераторы, в свою очередь, состоят из трех узлов, отвечающих за движение трех сегментов ног (инженеры использовали робота с шестью трехсегментыми ногами).

Схема генераторов. Ludovico Minati et al. / IEEE Access, 2018

Получившаяся схема позволяет управлять роботом не подавая сложные сигналы для нескольких моторов каждой ноги, а регулируя пять высокоуровневых параметров, которые интерпретируются генераторами. Каждый из параметров отвечает за тип походки, ее активацию, синхронность движений ног, тип положения ног и тела (муравьиный или тараканий) и поворот, соответственно.

Прототип шестиногого робота. Ludovico Minati et al. / IEEE Access, 2018

Инженеры проверили схему на реальном гексаподе и смогли за счет изменения параметров заставить робота идти разными походками, к примеру, трипедальной и тетрапедальной, а также волнообразной, при которой в каждый момент времени от поверхности оторвана только одна нога. Разработчики отмечают, что подобную систему можно легко адаптировать для роботов с разным количеством ног, а не только шестиногих.

В прошлом году другая группа инженеров создала робота, который может синхронизировать движения своих ног за счет за счет специально подобранного механического строения. Помимо этого такое строение позволяет менять его походку в зависимости от подаваемого напряжения без применения управляющего контроллера.

Автор: Григорий Копиев