Американские инженеры разработали новую версию одноногого робота Salto-1P, который способен с помощью прыжков поддерживать себя в вертикальном положении и забираться на высокие препятствия.

Обновленный робот не нуждается во внешней системе отслеживания движений и полагается на свои датчики, что позволяет использовать его на улице или в любом помещении, рассказывает IEEE Spectrum. Разработка была представлена на конференции ICRA 2019.

Первую версию робота Salto инженеры из Калифорнийского университета в Беркли создали в 2016 году. Он имеет одну ногу из нескольких сегментов, а также «хвост» — продолговатый маховик с двумя грузами на концах, позволяющий роботу наклоняться вперед и назад. Изначально инженеры использовали его для относительно простой задачи — подпрыгивания и отталкивания от стены.

По своей конструкции Salto представляет собой подпружиненный обратный маятник, движением которого можно управлять, меняя интенсивность отталкивания ноги и угол ее наклона относительно корпуса и поверхности. Основы теории управления подпружиненным обратным маятником в 1980-х годах заложил Майк Рэйберт, впоследствии основавший Boston Dynamics, специализирующуюся на двуногих и четвероногих роботах.

В 2017 году инженеры представили Salto-1P — новую версию робота, которому добавили два винта, позволяющих управлять вращением робота вокруг вертикальной оси и его наклоном вбок. Кроме того, инженеры доработали алгоритм управления роботом для большей точности его прыжков. Однако робот по-прежнему имел серьезный недостаток, не дававший применять его на практике. Дело в том, что для расчета параметров прыжков ему необходимы точные данные о своем положении, получаемые от внешней высокоточной системы захвата движения. Она состояла из инфракрасных маркеров на самом роботе и нескольких камер в помещении.

Новая версия робота способна получать необходимые данные самостоятельно, что позволяет использовать робота в практически любых условиях, в том числе и на улице:

Инженеры решили не использовать датчики, измеряющие внешние параметры, и решили обойтись показаниями самого робота. В качестве исходных данных алгоритм управления роботом получает показания датчиков угла поворота, установленных на сочленениях сегментов ноги, электродвигателе ноги и двигателе, а также показания инерциального блока, измеряющего общее ускорение и вращение робота. Алгоритм принимает команду от пользователя, рассчитывает параметры прыжка, в том числе скорости начала прыжка и приземления, а также углы наклона корпуса. После каждого прыжка он сравнивает расчетные параметры с фактическими и корректирует модель с учетом ошибки.

Разработчики провели эксперимент с роботом, во время которого он прыгал, полагаясь на свои показания, но его движения также отслеживались внешней системой. За более чем 200 секунд робот совершил более 300 прыжков, а рассчитанное им положение после эксперимента отличалось на два метра, то есть ошибка определения местоположения составляет менее сантиметра на прыжок.

В 2016 году своего одноногого робота показали инженеры из Disney. Он имеет другую конструкцию, состоящую из односегментной подпружиненной ноги и отклоняющегося в любую сторону корпуса.