Albin
0 °C
10 °C

Energiatakarékosan futó robotok készülhetnek

2010.06.06. 10:30
Az Oregon Állami Egyetem kutatói (OSU, Dynamic Robotics Laboratory) szerint robotok hatékony helyváltoztatása (járás, futás) mellett az is fontos, hogy mozgás közben a lehető legkevesebb energiát fogyasszanak. A kutatók célja ezen az új elven alapuló robot fejlesztése a nyár végéig.
ose1

Mire képes egy robot, és mire nem? Jonathan Hurst, az OSU tanársegéde hasonlattal szemléltet: akármilyen tökéletes szoftvert írunk egy sziklához, attól még a szikla nem fog tudni repülni. Tehát már a fejlesztések előtt le kell fektetni az alapokat, és meg kell fogalmazni bennük, mi várható el egy rendszertől, és mi nem.

A mai alkalmazások többsége pontosan definiált ésvagy irányított helyzetben működik – futószalag, fűnyírás, porszívózás stb. Viszont helyváltoztatás közben ember, állat egyaránt meghatározott cselekvéssort kivitelez. Nem egy cselekvést, hanem sokat. Korlátozott mennyiségű energiát használva is könnyedén mozgunk egyenetlen terepen, a terep problémáira izomzatunk és inaink egyensúlyával reagálunk. Többféleképpen kezeljük a nyomást: vagy erőteljesen odaszorítunk valamit egy helyhez, vagy külső tényezőkre reagálva, karunkkal egyensúlyozunk, és a körülményekkel dacolva ugyanabban a pozícióban tartunk egy tárgyat.

ose2

Az OSU legújabb vizsgálatai kimutatták, hogy a két adottság kölcsönösen kizárja egymást. Az ember a problémát ellentétes helyzetű izmainak meghajlításával kezeli, így tud módosítani a kar dinamikai jellemzőin. Ha egy robot minél jobb az egyikben, annál rosszabbul teljesít a másikban.

A járó-futó gépek a lehető legmerevebbek, ha járásmódjukon, testtartásukon változtatnak. Rengeteg energiát fogyasztanak el hozzá, ami azt jelenti, hogy megkérdőjeleződik valódi élethelyzetekben történő alkalmazásuk hasznossága. Többe kerülnek, mint amit behoznak. Hasonlóan, esetleg jobban mozgó, de sokkal kevesebb energiát fogyasztó robotok fejlesztése, tehát a két adottság együttes alkalmazása a cél – vonták le a következtetést a kutatók.

„Sok aktívan alig irányított gép mozog úgy, hogy közben minimális energiát fogyaszt el, viszont ha futnak, már a legkisebb akadálynak nekimennek, és felbuknak benne” – vázolja fel a jelenlegi helyzetet Hurst. – „Ezt a passzív adottságot a lehető legnagyobb mértékben ki kell használnunk, és motorokat vagy aktív irányítást kizárólag olyan esetekben kell alkalmaznunk, ha más nem lehetséges.”

A kutatás részeként – angol kollégákkal együttműködve – a struccok mozgását is tanulmányozzák. A legtöbb állat (például a strucc is) jól kezeli a futás közbeni váratlan akadályokat, így az általuk alkalmazott mechanizmusok pontosabb ismerete sokat segíthet a robotikának: ugyanazon rendszeren belül kombinálhatnak össze rugó-tömeg modelleket és az erőkifejtést kontrolláló/irányító aktuátorokat.

ose5

„Hosszútávon semmi akadálya nincs, hogy ne lennénk képesek kiválóan mozgó robotokat, robotberendezéseket fejleszteni” – magyarázza Hurst, majd a potenciális alkalmazásokat vázolja fel: a hadászatban és a rendfenntartásban veszélyes terepeken és szituációkban helyettesíthetnék az embert, művégtagokat és exoskeletonokat javítanának fel stb.

Ha elkészül a gép, a végső győzelemben bízva, beneveznek az úgynevezett W Díjra: a versenyt az a robot nyeri meg, amelyik 10 kilométert 10 ezer másodperc (kb. 2 óra 47 perc) alatt úgy tesz meg, hogy kevesebb energiát fogyaszt, mint az ugyanezt a feladatot abszolváló ember.