Четвероногий робот-детёныш гепарда учится ходить бегать рысью и галопом, используя образцы походки реальных животных.

В настоящее время возрос интерес к четвероногим роботам, которые воспроизводят походку или бег различных животных. В результате, сейчас в разработке находятся несколько захватывающих проектов, основанных на походке и беге гепардов. 1 из таких роботов с названием «Детёныш Гепарда» (Cheetah-Cub) разработан в лаборатории биороботов в Швейцарском Федеральном Технологическом Институте (EPEL) в г. Лозанне.

Чтобы привести робота в движение, группа из EPEL скооперировалась с группой из Итальянского Технологического Института (IIT). Недавно IIT смог воспроизвести движение четвероногого робота подобно движению лошади. По размерам Cheetah-Cub примерно как кот и весит всего около килограмма. Он приводится в движение сервомоторами фирмы Kondo. Данный робот – из серии «послушных» роботов (о которых мы недавно писали) с суставами с регулируемой упругостью.

Разработка походки многоногого робота – довольно сложная задача. Чтобы решить её, во многих роботах используют «нейронную сеть» (сеть датчиков и компьютерное обеспечение), называемую Центральным Генератором Образцов (CPG), чтобы обеспечить ритмичное и координированное движение ног робота. Задача CPG в том, чтобы получить устойчивые образцы передвижения, т.е., периодические образцы, которые могут сопротивляться различным мешающим воздействиям. «Надежность» походки или бега получается за счёт обратной связи между CPG и датчиками в ногах робота. Это похоже на обычного таракана, который, несмотря на его размер, неплохо бегает по поверхности с почти любым ландшафтом.

Но исследования последних лет направлены на то, чтобы «сломать» CPG, а вместо него использовать то, что называют «кинематическими Примитивами Движения» (kMPs). Эти kMP (другими словами, аллюры) наблюдаемые в походке животных, могут быть приспособлены к роботам с тем же самым числом конечностей. А робот IIT, называемый COMAN, получил свою походку из kMPs, извлеченных из видеоданных идущего человека.

Для «Детеныша гепарда» команда IIT использовала данные фиксации движений компании «Кинетический Импульс» из Великобритании. Данные показывали общие траектории движения, когда лошадь шла, бежала рысью, или неслась галопом. Изыскатели , создавая короткие последовательные циклы походки для каждого вида движения, извлекли из этих видео данных всего лишь 4 kMPs. Этого набора достаточно, чтобы описать 3 различных вида походки лошадей.

Хотя 1 kMP может быть в основе походки каждого вида, генерирование галопа из шага невозможно, если не знать, какие численные значения подставлять в уравнение. Чтобы преодолеть эту проблему, изыскатели использовали некоторые математические преобразования, чтобы приспособить каждую из походок к роботу отдельно, принимая во внимание различия между размером и диапазоном движения ног лошади и робота.

В экспериментах «Детеныш гепарда» шел со скоростью 0.43 метров в секунду (или примерно 2 длины тела в секунду) или бежал рысью со скоростью 0.59 м/с (2.8 длины тела в секунду). Команда также разработала переходы между шагом и бегом рысью, что позволили роботу плавно ускоряться или замедляться. К сожалению, походка галопа не очень удалась. Потому что, при беге на высоких скоростях, млекопитающие сгибают позвоночник, тогда как у «Детеныша гепарда» «позвоночник» не сгибается. Сейчас гибкий позвоночник находится в разработке.