В МФТИ создали продвинутую кинематику ног антропоморфного робота

Специалисты лаборатории волновых процессов и систем управления Московского физико-технического института создали с помощью аддитивных технологий бионические ноги с усовершенствованной конструкцией. Система обеспечивает энергоэффективную ходьбу, а также позволяет роботу выполнять динамичные действия, такие как прыжки и мягкие приземления. Разработка объединяет принципы биомеханики человека с современными технологиями.

В отличие от обычных роботов, которые работают только в определенных условиях, антропоморфные роботы смогут действовать в обычной среде без изменений архитектуры среды — переносить грузы на складах, помогать в пунктах выдачи, участвовать в спасательных операциях и даже тушить пожары. Обычно в таких роботах моторы, выполняющие роль мышц, располагаются последовательно по всей ноге — от бедра до стопы. Это делает робота похожим на человека, но у такого подхода есть минусы: движения получаются медленными, резкими и требуют много энергии.

«Мы еще в процессе разработки, но наши ноги уже могут ходить, быстро разгоняться, сгибать колени и совершать прыжки, сохраняя равновесие при приземлении. По нашей информации это первый разработанный в РФ антропоморфный робот, способный динамично прыгать. Тем самым мы надеемся сделать следующий шаг к универсальным и эффективным роботам нового поколения», — рассказал руководитель направления антропоморфной робототехники лаборатории волновых процессов и систем управления МФТИ Егор Давыденко.

Ученые МФТИ разработали уникальную конструкцию ног для робота, используя собственные компьютерные модели и программное обеспечение. В основе решения лежит оригинальная кинематическая система тяг и электроприводов, позволившая перенести электродвигатели, управляющие движением ног, в верхнюю часть, а также разделить функции сокращения ноги и маха ногой вперед и назад на независимые моторы. Это помогло снизить вес нижней части конечностей с улучшением динамических характеристик и контроля равновесия, а также повышением маневренности при одновременном снижении инерционных нагрузок на сочленения.

Отдельные моторы на сокращение ноги и мах повышают энергоэффективность и упрощают управление. Например, для приседания или прыжка человеку необходимо работать одновременно мышцами бедра, колена и щиколотки, а этому роботу — только мотором сокращения ноги. Остальные моторы при этом можно «заморозить» ради экономии энергии.

Стопу и голеностопный сустав робота изготовили из углепластика, дюралюминия и 3D-печатных деталей. Комбинация зубчатой передачи и тяг в коленном узле обеспечивает все естественные степени свободы движения и даже выходит за их пределы.

«В нашей лаборатории разработан комплекс программно-аппаратных решений, значительно ускоряющих процесс разработки антропоморфных роботов и их систем управления. Мы применяем методики цифрового моделирования, симуляции и физического прототипирования, что позволяет быстро проверять технические решения. Представленная исследовательская конструкция бионических ног является важным шагом к созданию исследовательского антропоморфного робота. В дальнейшем она будет развиваться и дополняться новыми техническими решениями, которые обеспечат роботу способность двигаться с той же грацией, адаптивностью и координацией, что и человек», — рассказал заведующий лабораторией волновых процессов и систем управления МФТИ Роман Горбачев.

Команда продолжает дорабатывать систему управления, чтобы сделать движения более естественными и адаптивными. В планах — создание верхней части робота с туловищем, манипуляторами и механизмом для взаимодействия с объектами.

Демонстрация доступна на Rutube.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.