Assista a este robô quadrúpede enfrentar a trave de equilíbrio, graças a um sistema de roda de reação inteligente

Mar 21, 2023

Pesquisadores do Instituto de Robótica da Carnegie Mellon University e do Departamento de Engenharia Mecânica descobriram uma maneira de ajudar robôs quadrúpedes como o Spot a lidar com terrenos complicados de vigas de equilíbrio - amarrando uma roda de reação ativa em suas costas.

"Esta experiência foi enorme", afirma Zachary Manchester, autor sênior do trabalho e chefe do Laboratório de Exploração Robótica da Carnegie Mellon. "Acho que ninguém jamais conseguiu andar na trave de equilíbrio com um robô antes."

Caminhar ao longo de uma trave de equilíbrio é uma tarefa complicada para um ser humano, mas para os robôs é consideravelmente mais desafiador. Há pouca margem para erro e nenhum lugar para tropeçar - e quando você está trabalhando com quatro pernas, em vez de duas, as coisas ficam ainda mais difíceis. “Com os métodos de controle atuais, o corpo e as pernas de um robô quadrúpede são desacoplados e não se comunicam para coordenar seus movimentos”, explica Manchester. "Então, como podemos melhorar o equilíbrio deles?"

A solução é um software e hardware de duas partes: um par de atuadores de roda de reação (RWAs) presos às costas do robô e uma nova técnica de controle que pode usar as rodas para controlar o momento angular do robô independentemente de suas pernas.

"Você basicamente tem um grande volante com um motor conectado", diz Manchester sobre a abordagem RWA, que é usada para fornecer controle remoto de satélites no espaço. "Se você girar o volante pesado para um lado, ele fará o satélite girar para o outro lado. Agora pegue isso e coloque-o no corpo de um robô quadrúpede."

Testando o conceito em um robô quadrúpede Unitree A1 comercial, a equipe descobriu que dois RWAs eram suficientes para orientar o corpo e aumentar a agilidade do robô - e poderia ser tratado no software de controle como um girostato simples, facilmente adicionado a um modelo preditivo algoritmo de controle.

As simulações provaram que o sistema teoricamente é capaz de permitir que o robô sempre caia de pé, como um gato, independentemente da orientação de queda, enquanto o teste físico fez com que o robô modificado abordasse a trave de equilíbrio com desenvoltura.

"Os quadrúpedes são a próxima grande novidade em robôs", prevê Manchester. "Acho que veremos muito mais deles na natureza nos próximos anos."

O trabalho da equipe foi aceito na Conferência Internacional de Robótica e Automação de 2023 (ICRA '23) e está disponível para download em PDF de acesso aberto.