Dennis Hong: Cele șapte tipuri de roboți și cum le-am creat
Aceasta este animația de simulare a mișcării reale. Vreau să vă arăt cum funcționează acest robot. El își întoarce corpul la 180 de grade și leagă un picior între celelalte două astfel încât să facă un pas. Așa merge el. Dar dacă te uiți la noi, ființele umane se mișcă pe două picioare, pentru că nu folosești în mod special mușchii pentru a-ți ridica piciorul și apoi du-te ca un robot. Corect? Ceea ce faceți cu adevărat este să vă mișcați piciorul și să faceți un pas, să vă mișcați din nou, să vă mișcați piciorul și să faceți un pas. Utilizezi dinamica încorporată, fizica corpului tău, la fel ca un pendul. Noi numim acest concept de mișcare pasiv-dinamică. Ce faceți atunci când începeți să vă mișcați, energia potențială merge în energia cinetică, energia potențială în energia cinetică. Este un proces de cădere constantă. Deși nu există nimic în natură care să pară așa, în realitate am fost inspirați de biologie și, ținând seama de principiile de a merge pe acest robot, putem spune că el este un robot creat de biologie.
Ceea ce vedeți aici este ceea ce vrem să facem în continuare. Vrem să îndoim picioarele robotului și să îl aruncăm pe o distanță lungă. Când își îndreaptă picioarele, se pare că în Star Wars. Când aterizați, acesta absoarbe șocul și începe să meargă. Ceea ce vedeți aici - acest lucru galben nu este o rază de moarte. Acesta este doar pentru a vă arăta că, dacă aveți camere sau diferite tipuri de senzori (pentru robotului de mare, înălțimea de 1,8 metri), puteți vedea peste obstacole, cum ar fi tufișuri și alte lucruri similare.
Deci avem două prototipuri. Prima versiune, partea din spate este Strider I. Cel din fata, este mai mic, Strider al II-lea. Am avut o problemă cu STRIERUL I - corpul lui era prea greu. Am avut o mulțime de motoare, vă puteți imagina alinierea articulațiilor și alte chestii de genul asta, asa ca am decis să creeze un mecanism astfel încât pentru a scăpa de toate motoarele, și cu un singur motor de a coordona toate mișcările. Aceasta este o soluție mecanică a problemei, în locul utilizării mecatronicii. Acum, corpul este suficient de ușor pentru a merge în jurul laboratorului. Acesta a fost primul pas de succes. Robotul nu este încă perfect. Cană de cafea cu capsizes, așa că avem încă mult de lucru.
Dar când el se întâlnește în mod neașteptat un peisaj de exceptie, iar în acest caz, obstacolul este mai mult de trei ori mai mare decât robotul, apoi se trece la chibzuind modul în care este utilizat laserul care determină sistemul la distanță și aparat de fotografiat pentru a detecta un obstacol și dimensiunile sale, planurile, cu atenție intenționează să miște spițele și o coordonează astfel încât să demonstreze o mobilitate atât de impresionantă. Probabil că nu ați mai văzut așa ceva înainte. Este un robot cu mobilitate foarte mare pe care l-am dezvoltat, numit IMPASS. Oh! Nu-i acest lucru se răcească?
Când conduci mașina când conduci mașina, folosești o metodă numită controlul Ackerman. Roțile din față se rotesc după cum urmează. Pentru majoritatea roboților cu roți mici, se folosește o metodă numită control diferențial, în cazul în care roțile din stânga și din dreapta se rotesc în direcții opuse. Pentru IMPASS, putem folosi atât de multe tipuri diferite de trafic. De exemplu, în acest caz, chiar dacă roțile din stânga și din dreapta sunt atașate la aceeași axă, rotindu-se cu aceeași viteză, putem schimba pur și simplu lungimea spiței. Acest lucru afectează diametrul, iar apoi robotul se va întoarce spre stânga, la dreapta. Acestea sunt doar câteva exemple de trucuri elegante pe care le putem arăta cu IMPASS.
Acest robot este numit CLIMBeR. Cablu multi-picioare rezonabil Robot al modului de echilibrare. Am vorbit cu mulți oameni de știință de la NASA JPL, în LPJ, ele sunt renumite pentru un rover robotic Marte și oamenii de știință, geologii se spune constant ceea ce este stiinta foarte interesant pentru a explora regiunea bogată întotdeauna pe dealuri. Dar ATV-urile de astăzi nu pot ajunge acolo. Așa că, inspirat de acest lucru, am vrut să construim un robot care să se poată deplasa pe terenul deluros.
Și asta e CLIMBeR. Are trei picioare. Acest lucru este foarte greu de văzut, dar are un troliu și un cablu de sus. Încearcă să găsească cel mai bun loc pentru a-și pune piciorul. Și de îndată ce o descoperă, în timp real, el calculează distribuția forței, câtă putere este nevoie pentru a câștiga un punct de sprijin pe suprafață, astfel încât să nu se răstoarne și să alunece. De îndată ce calculează acest lucru, își ridică piciorul și apoi, cu ajutorul unui troliu, se poate urca. De asemenea, pe misiuni de căutare și salvare.
Acum cinci ani, vara, am lucrat la NASA JPL ca cercetător de bursă și au avut deja un robot cu șase picioare numit LEMUR. Noastra a fost facuta conform exemplului LEMUR. Acest robot se numește MARS. Sistem robotic pentru diferite utilizări. E un robot cu șase picioare. Am dezvoltat propria noastră planificare adaptată la mers. Avem aici cercetări foarte interesante. Elevii place să se distreze. Și aici, după cum puteți vedea, robotul trece prin peisajul nestructurat. El încearcă să meargă pe un peisaj nesigur, de-a lungul nisipului, dar, în funcție de conținutul de umiditate al materialului de suprafață sau de dimensiunea granulelor de nisip, modul în care picioarele sunt scufundate în schimbările solului. Robotul încearcă să-și adapteze mersul pentru a trece cu succes astfel de tipuri de obstacole. De asemenea, face tot felul de lucruri amuzante. După cum vă puteți imagina, avem mulți vizitatori în laborator. Deci, când vin invitați, MARS vine la calculator și începe să scrie "Bună ziua, numele meu este MARS". Bine ați venit la RoMeLa, Laboratorul de Mecanisme Robotice al Colegiului Tehnic din Virginia. "
Acest robot este un robot amoeba. Acum nu avem timp să intrăm în detalii tehnice, așa că vă voi arăta câteva experimente. Acestea sunt câteva dintre primele experimente cu abilitățile robotului. Stocam energie potentiala in pielea elastica a robotului pentru ao face sa se miste sau folositi cabluri de tensiune activate pentru a face sa se miste inainte si inapoi. Se numește ChIMERA. Lucrăm, de asemenea, cu câțiva oameni de știință și ingineri de la UPenn pentru a crea o versiune chimică excitantă a acestui robot amoeba. Conectăm ceva cu ceva și, ca prin magie, se mișcă. Ghiveci de gâscă!
Acest robot este un proiect foarte recent. Se numește RAPHaEL. Mână robotică cu forța aeriană cu bile elastice. Există o mulțime de arme robot foarte bune, foarte bune pe piață. Problema este că sunt prea scumpe, zeci de mii de dolari. Pentru a fi folosite ca proteze, acestea nu sunt prea practice, deoarece nu sunt disponibile din punct de vedere financiar. Am vrut să rezolvăm această problemă dintr-un unghi complet diferit. În loc să folosim motoare electrice, acționări electromecanice, folosim aer comprimat. Am dezvoltat aceste noi unități pentru articulații. Mâna este maleabilă. Puteți regla forța prin simpla schimbare a presiunii aerului. Și poate într-adevăr să zdrobească un borcan gol de sifon. Poate să ia obiecte foarte fragile, cum ar fi un ou crud sau, în acest caz, un bec. Cel mai bun lucru este că a fost nevoie de doar 200 de dolari pentru a crea primul prototip.
Acest robot, de fapt, este o familie de șerpi roboți, pe care noi îi numim HyDRAS. Bobină rotativă articulată cu hiper-grade de libertate. Este un robot care poate urca clădiri. Aceasta este mâna lui HyDRAS. Este un braț robotic cu 12 grade de libertate. Dar cea mai interesantă parte este interfața cu utilizatorul. Cablul acela, fibra. Acest student, cel mai probabil, controlează pentru prima oară un robot, dar se poate articula liber. De exemplu, în Irak, știți, în zona de luptă există mine pe drumuri. În prezent, ați trimite dispozitive blindate controlate de la distanță. Este nevoie de mult timp și bani pentru a învăța operatorul să gestioneze această mână complexă. În acest caz, acest lucru se întâmplă intuitiv. Acest elev, cel mai probabil pentru prima dată când rulează un robot, îndeplinește o sarcină foarte dificilă de a manipula, de a lua obiecte și de ao manipula așa, complet intuitiv.
De fapt, există o competiție numită RoboCup. Nu știu câți dintre voi ați auzit de RoboCup. Aceasta este o competiție internațională de fotbal a roboților autonomi. Iar obiectivul RoboCup, scopul real este, în anul 2050th vrem să avem un full-size roboți umanoizi autonome, care va juca fotbal împotriva omului campioni Cupa Mondială și de a câștiga. Acesta este un obiectiv real. Acesta este un obiectiv foarte ambițios, dar credem cu adevărat că putem face acest lucru.
Acesta este ultimul an, în China. Am fost prima echipă din SUA, care a obținut dreptul de a participa la competiția de roboți umanoizi. Acesta este anul în curs, a fost în Austria. Acum veți vedea un joc de trei contra trei, complet autonom. Să mergem. Da! Roboții găsesc o limbă comună și joacă, echipele se joacă între ele. Este foarte impresionant. Acesta este într-adevăr un eveniment de cercetare, încheiat într-un eveniment de competiție și mai interesant. Ceea ce vedeți aici este trofeul minunat al campionatului Louis Vuitton. El este premiat pentru un umanoid mai bun și ne-ar plăcea să fim primii care l-au adus în SUA anul viitor, așa că ne dorim noroc. Mulțumesc. (Aplauzele)
DARwIn are, de asemenea, multe alte talente. Anul trecut a condus o orchestra de la Symphony de la Roanok la un concert festiv. Acesta este robotul de generație următoare, DARwIn IV, mai inteligent, mai rapid, mai puternic. Și încearcă să-și arate dexteritatea. "Sunt macho, sunt puternic". Pot să fac și tehnici de arte marțiale cu Jackie Chan! " (Râsete) Și pleacă. Acesta este DARwIn IV, așa cum am spus, îl puteți vedea în foaier. Chiar credem că acesta va fi primul robot umanoid care rulează în Statele Unite. Stați așa de bine pentru știri.
De fapt, avem cinci secrete. Prima este unde primim inspirația, de unde obținem această scânteie de imaginație? Aceasta este o poveste reală, povestea mea personală. Noaptea, când mă duc la culcare la 3 sau 4 dimineața, m-am întins, închid ochii și văd aceste linii și cercuri și diferite forme plutesc în jurul, și ele sunt combinate, ele formează aceste tipuri de aranjamente. Și apoi mă gândesc: "Oh, e grozav!" Pe lângă pat, am lăsa notebook-ul, o revista cu un pix special, cu o lanternă, LED-uri, pentru că nu vreau să aprind lumina și trezesc soția mea.
Iar acum, când văd acele figuri, scriu repede totul, schițez, apoi mă duc la culcare. În fiecare dimineață, primul lucru pe care îl fac înainte de prima mea cafea, înainte de a-mi spăla dinții - îmi deschid notebook-ul. Adesea este goală, uneori există ceva acolo, uneori este gunoi și, în cele mai multe cazuri, nu-mi pot citi măcar scrisul. Și ce te-ai aștepta la ora 4 dimineața? Trebuie doar să descifrez ceea ce am scris. Dar uneori văd o idee originală și mă luminează. Merg direct în biroul meu de la domiciliu, stau la calculator, scriu idei, fac schițe și salvez idei în baza mea de date. Și când avem nevoie de propuneri, încerc să găsesc o legătură între ideile mele potențiale și problema. Dacă există o astfel de conexiune, vom scrie un plan de studiu, vom primi sponsorizarea pentru studiu. Așa începem programele noastre de cercetare.
Și de îndată ce această regulă este introdusă, este uimitor cum se dezvăluie elevii. Obținem idei excentrice, abrupte, nebune, strălucitoare, întreaga cameră este pur și simplu electrificată cu energie creativă! Așa ne dezvoltăm ideile.
Așadar, nu mai avem timp și încă un lucru despre care aș vrea să vorbesc este că, după cum știți, doar ideile și dezvoltarea ei nu sunt încă suficiente. A fost o conversație foarte bună în TED, cred că era Sir Ken Robinson, vorbea despre cum învățarea și școala ucid creativitatea. De fapt, acest subiect are două laturi. Există o limită a capacității unei persoane de a face numai idei și creații originale și o bună intuiție inginerie. Dacă doriți să treceți dincolo de diletantism și robotică doar ca un hobby și să luptați cu ghicitori foarte mari de robotică prin cercetări meticuloase, avem nevoie de ceva mai mult. Și aici școala este conectată.
Batman, luptând împotriva băieților răi, are o super-bandă, are frânghia tenace cu un cârlig, există și alte tipuri de gadget-uri. Pentru noi, pentru robotică, ingineri și oameni de știință, asemenea lucruri sunt cursurile de formare obținute în sala de clasă. Matematica, ecuații diferențiale, folosesc algebra liniară, știința, fizica, chiar și în zilele noastre - chimie și biologie, așa cum ați văzut deja. Sunt toate acele lucruri de care avem nevoie. Cu cât există mai multe astfel de instrumente, cu atât Batmanul mai eficient luptă împotriva băieților răi și cu atât mai ușor este pentru noi să provocăm probleme grave. Deci educația este foarte importantă.
Și principalul lucru nu este chiar acest lucru, dar că aveți nevoie de o mulțime de lucruri. Îi spun mereu studenților: "În primul rând, lucrează cu înțelepciune și apoi muncesc din greu". Această imagine este în urmă, trei dimineața. Vă garantez că, dacă veniți la laborator la 3, 4 dimineața, studenții noștri vor lucra și nu lucrează pentru că le-am spus, ci pentru că lucrează pentru propria lor plăcere. Care duce la următorul subiect. Nu uitați de plăcere! Este într-adevăr secretul succesului nostru - ne distrăm foarte mult. Chiar cred că cea mai mare performanță vine atunci când te simți bine. Și aceasta este ceea ce facem. Asta e tot. Mulțumesc mai mult. (Aplauze)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: