Денніс хонг мої сім видів роботів, і як ми їх створили

Денніс Хонг: Мої сім видів роботів, і як ми їх створили

Це - анімація симуляції реального руху. Я хочу показати вам, як цей робот функціонує. Він перевертає своє тіло на 180 градусів, і розгойдує одну ногу між двома іншими так, щоб зробити крок. Ось, як він ходить. Але, якщо подивитися на нас, людських істот, що пересуваються на двох ногах, адже ви не особливо використовуєте м'язи, щоб підняти вашу ногу і потім йти як робот. Вірно? Що ви реально робите, так це розгойдуєте ногу і робите крок, починаєте знову рухатися, розгойдуєте ногу і робите крок. Ви іспользутся вбудовану динаміку, фізику вашого тіла, точно як маятник. Ми називаємо це концепцією пасивно-динамічного пересування. Що ви робите коли починаєте рух, потенційна енергія переходить в кінетичну енергію, потенційна енергія в кінетичну енергію. Це процес постійного падіння. Хоча в природі немає нічого, що виглядає як це, насправді ми були натхненні біологією, і, розглядаючи принципи ходіння цього робота, можемо стверджувати, що він - робот, створений біологією.

Те, що ви тут бачите, це те, що ми хочемо зробити наступним. Ми хочемо зігнути ноги робота і кинути його на велику відстань. Коли він розпрямляє ноги, то виглядає як в Зоряних війнах. При приземленні він амортизує удар і починає йти. Те, що ви тут бачите - ця жовта штука - це не промінь смерті. Це лише для того, щоб показати вам, що, якщо у вас є камери або різні типи сенсорів (адже робот високий, його висота 1,8 метрів), ви можете бачити через перешкоди на зразок кущів і інших подібних речей.

Так що у нас є два прототипи. Перша версія, позаду, це STriDER I. Той, що попереду, по-менше, це STriDER II. У нас була проблема з STriDER I - його тіло було занадто важким. У нас було дуже багато моторів, ви уявляєте, вирівнювання суглобів та інші подібні речі, Тому ми вирішили створити механізм таким, щоб позбутися від усіх моторів, і з одним єдиним мотором координувати всі рухи. Це механічне вирішення проблеми, замість використання мехатроніки. Тепер корпус досить легкий, щоб ходити по лабораторії. Це був самий перший успішний крок. Робот все ще не досконалий. Його гуртка з кавою перекидається, так що у нас ще багато роботи.

Але, коли він несподівано зустрічає винятковий ландшафт, а в цьому випадку перешкода більш ніж в три рази вище робота, тоді він перемикається в обдумує режим, в якому використовується лазер, який визначає дистанцію і системи камер, щоб розпізнати перешкоду і його розміри, планує, обережно планує рух спиць, і координує його так, щоб показати таку сильно вражаючу мобільність. Ви, швидше за все, ніколи і ніде не бачили що-небудь подібне до цього. Це робот з дуже високою мобільністю, що ми розробили, на ім'я IMPASS. Ох! Чи не круто це?

Коли ви ведете вашу машину коли ви керуєте вашої машиною, ви використовуєте метод, званий управлінням Аккермана. Передні колеса повертаються так. Для більшості таких маленьких колісних роботів використовується метод під назвою диференціальне управління, де ліве і праве колеса обертаються в протилежних напрямках. Для IMPASS, ми можемо використовувати дуже багато різних типів руху. Наприклад, в цьому випадку, не дивлячись на те, що ліве і праве колеса приєднані до однієї осі, обертаючи з однаковою швидкістю, ми можемо просто змінювати довжину спиці. Це впливає на діаметр, і тоді робот поверне наліво, поверне направо. Це всього лише кілька прикладів витончених трюків, яких ми можемо показати з IMPASS.

Цей робот називається CLIMBeR. Кабельний многоногого Розумний Робот врівноважує Режиму. Я спілкувався з багатьма вченими з NASA JPL, в JPL, вони знамениті марсіанськими усюдиходами, і вчені, геологи постійно мені говорять, що по-справжньому цікаві науці, багаті для вивчення області завжди на пагорбах. Але сьогоднішні всюдиходи не можуть туди дістатися. Так що, натхненні цим, ми захотіли побудувати робота, який може пересуватися по горбистій місцевості.

І це CLIMBeR. У нього є три ноги. Це, швидше за все, важко побачити, але у нього є лебідка і трос зверху. Він намагається знайти найкраще місце, куди поставити ногу. І як тільки він його виявляє, в режимі реального часу він обчислює розподіл сили, скільки сили йому потрібно, щоб закріпитися на поверхні так, щоб не перекинутися і не впасти. Як тільки він обчислює це, він піднімає ногу, і потім, за допомогою лебідки, таким чином може підійматися вгору. Також на пошукових і рятувальних місіях.

П'ять років тому, влітку, я працював в NASA JPL як стипендіат-дослідник, і у них вже був шестиногий робот під назвою LEMUR. Наш був зроблений за прикладом LEMUR. Цей робот називається MARS. Роботизована Система для Різного Використання. Це шестиногий робот. Ми розробили свого планувальника адаптованості ходи. У нас тут дуже цікаві дослідження. Студенти люблять повеселитися. І тут, як ви можете бачити, робот пересувається по неструктурованих ландшафту. Він намагається йти по ненадійному ландшафту, по піску, але, в залежності від вологості матеріалу поверхні або розміру піщинок, спосіб занурення ніг у грунт змінюється. Робот намагається адаптувати свою ходу для успішного проходження таких типів перешкод. Також він робить всякі цікаві речі. Як можна уявити, у нас дуже багато відвідувачів в лабораторії. Так що, коли приходять гості, MARS підходить до комп'ютера і починає друкувати "Здравствуйте, меня зовут MARS". Ласкаво просимо в RoMeLa, Лабораторію роботизована Механізмів Технічного коледжу Верджінії. "

Цей робот - робот-амеба. Зараз у нас немає часу, щоб вдаватися в технічні подробиці, тому я тільки покажу вам кілька експериментів. Це кілька з ранніх експериментів зі здібностями робота. Ми запасаем потенційну енергію в еластичною шкірі робота, щоб змусити його рухатися, або використовуємо керуючі шнури натягу, щоб змусити його рухатися вперед і назад. Він називається ChIMERA. Ми також працюємо з деякими вченими і інженерами з UPenn, щоб створити хімічно возбудимую версію цього робота-амеби. Ми з'єднуємо щось з чимось і, немов за помахом чарівної палички, він рухається. Мурашки по шкірі!

Цей робот зовсім недавній проект. Він називається RAPHaEL. Роботехнічних Рука з Повітряним Силовим приводом з еластичними зв'язками. На ринку є багато дійсно витончених, дуже хороших роботехнічних рук. Проблема в тому, що вони занадто дорогі, десятки тисяч доларів. Для використання в якості протезів вони, швидше за все, не дуже практичні, так як фінансово недоступні. Ми хотіли вирішити цю проблему з абсолютно іншого боку. Замість використання електричних моторів, електромеханічних силових приводів, ми використовуємо стиснене повітря. Ми розробили ці нові приводи для суглобів. Рука податлива. Ви можете регулювати силу, просто змінюючи тиск повітря. І вона справді може розчавити порожню банку з-під соди. Вона може брати дуже крихкі предмети на зразок сирого яйця, або, в цьому випадку, лампочки. А найкраще, що було потрібно всього 200 $, щоб створити перший прототип.

Цей робот, насправді, сім'я роботів-змій, яку ми називаємо HyDRAS. Роботехнічних Шарнірний Змійовик з Гіпер-ступінь свободи. Це - робот, який може підніматися на споруди. Це рука HyDRAS. Це роботехнічних рука з 12-ю ступенями свободи. Але найцікавіша частина - це призначений для користувача інтерфейс. Той кабель, це оптоволокно. Ця студентка, швидше за все, в перший раз управляє роботом, але вона може артикулювати вільно. Так, наприклад, в Іраку, ну, ви знаєте, в зоні бойових дій, є міни на дорогах. В даний час ви б послали віддалено керовані броньовані пристрою. Це вимагає дійсно багато часу і грошей, щоб навчити оператора керувати цією складною рукою. У цьому випадку це відбувається інтуїтивно. Цей студент, швидше за все, в перший раз керуючий роботом, виконує дуже складну задачу по маніпулюванню, беручи предмети і виробляючи маніпуляцію ось так, абсолютно інтуїтивно.

Насправді існує змагання під назвою RoboCup. Я не знаю, як багато з вас чули про RoboCup. Це міжнародне футбольне змагання автономних роботів. І мета RoboCup, реальна мета, це, до 2050-ому році ми хочемо мати повнорозмірних автономних гуманоїдних роботів, які будуть грати в футбол проти чемпіонів людського Чемпіонату Світу і вигравати. Це справжня реальна мета. Це дуже амбітна мета, але ми справді віримо, що можемо це зробити.

Це - минулий рік, в Китаї. Ми були найпершою командою в США, яка отримала право брати участь в змаганні гуманоїдних роботів. Це поточний рік, це було в Австрії. Зараз ви побачите гру трьох проти трьох, абсолютно автономних. Поїхали. Так! Роботи знаходять спільну мову, і вони грають, команди грають один з одним. Це дуже вражаюче. Це дійсно дослідне захід, укладену в ще більш захоплюючому змагальному заході. Те, що ви тут бачите, це прекрасний трофей Чемпіонату Луї Віттона. Вручається за кращого гуманоїда, і ми хотіли б першими привезти його в США в наступному році, так що побажайте нам удачі. Дякуємо. (Оплески)

У DARwIn є також багато інших талантів. У минулому році він по-справжньому диригував оркестром Roanok Symphony на святковому концерті. Це робот наступного покоління, DARwIn IV, розумніший, швидкий, сильний. І він намагається показати свою спритність. "Я мачо, я сильний. Я можу також робити деякі прийоми бойових мистецтв Джекі Чана!" (Сміх) І він іде. Це DARwIn IV, як я вже говорив, ви зможете побачити його в фойє. Ми справді віримо, що це буде самий перший бігає робот-гуманоїд в Сполучених Штатах. Так що стежте за новинами.

Так ось, насправді, у нас є п'ять секретів. Перший - це звідки ми беремо натхнення, де ми отримуємо цю іскру уяви? Це реальна історія, моя особиста історія. Вночі, коли я йду спати, в 3 або 4 годині ранку, я лягаю, закриваю очі і бачу всі ці лінії і кола і різні фігури, які летять навколо, і вони комбінуються, і вони формують такі типи механізмів. І тоді я думаю: "О, це круто!" Поруч з ліжком я залишаю зошит, журнал зі спеціальною ручкою з ліхтариком, светодиодом, адже я не хочу включати світло і будити мою дружину.

І ось, коли я бачу ті фігури, то швидко все записую, замальовую, і вже тоді йду спати. Кожен день з ранку перше, що я роблю перед моєю першою чашкою кави, перед тим, як я чищу зуби - я відкриваю свій зошит. Часто вона порожня, іноді там щось є, іноді це сміття, а в більшості випадків я навіть не можу прочитати свій почерк. А чого ви чекали о 4 годині ранку? Мені доводиться просто розшифровувати, що я написав. Але іноді я бачу там оригінальну ідею, і мене осяває. Я біжу прямо в мій домашній кабінет, сідаю за комп'ютер, я записую ідеї, роблю ескізи і зберігаю в свою базу даних ідей. І, коли у нас виникає потреба в пропозиціях, я намагаюся знайти зв'язок між моїми потенційними ідеями і проблемою. Якщо такий зв'язок є, ми пишемо план дослідження, отримуємо спонсорування для дослідження. Ось, як ми починаємо наші дослідницькі програми.

І як тільки вводиться це правило, вражає, як розкриваються студенти. Ми отримуємо ексцентричні, круті, божевільні, геніальні ідеї, вся кімната просто наелектризована творчою енергією! Ось так ми розробляємо наші ідеї.

Отже, у нас закінчується час, і ще одна річ, про яку я хотів би поговорити, це те, що, як ви знаєте, тільки ідеї і її розробки все-таки недостатньо. Був дуже хороший розмову в TED, мені здається, це був сер Кен Робінсон, він вів розмову про те, як навчання і школа вбивають творчість. Так ось, насправді, у цій теми є дві сторони. Є межа того, як багато одна людина може зробити з усього лише оригінальними ідеями і креативністю і доброю інженерної інтуїцією. Якщо ви хочете вийти за межі дилетанства і занять робототехнікою лише як захопленням і дати бій дійсно великим загадок робототехніки за допомогою ретельно досліджень, нам потрібно щось більше. І тут підключається школа.

Бетмен, бореться проти поганих хлопців, у нього є супер-пояс, у нього є його чіпка мотузка з гаком, є інші всілякі гаджети. Для нас, роботехніки, інженерів і вчених, такі речі і є курси навчання, які виходять в класі. Математика, диференціальні рівняння, Я використовую лінійну алгебру, науку, фізику, навіть в сьогоднішні дні - хімію і біологію, як ви вже бачили. Це - всі ті речі, що нам потрібні. Чим більше таких інструментів є, тим Бетмен ефективніше бореться з поганими хлопцями, і тим легше нам кидати виклик серйозних проблем. Так що освіта дуже важливо.

І головне навіть не в цьому, а в тому, що вам також потрібно дуже багато працювати. Я завжди кажу своїм студентам: "Спочатку працюйте з розумом, а потім працюйте наполегливо." Це зображення позаду, це третій годині ранку. Я гарантую, якщо ви прийдете в лабораторію в 3, 4 годині ранку, там будуть наші працюючі студенти, і працюють не тому, що я їм сказав, а тому що працюють собі на втіху. Що веде до наступної теми. Не забувайте про задоволення! Це дійсно секрет нашого успіху - ми отримуємо багато задоволення. Я справді вірю, що найвища продуктивність з'являється, коли тобі добре. І це і є те, чим ми займаємося. От і все. Спасибі вам більше. (Оплески)

Схожі статті