Человекоподобные роботы: польза и проблемы антропоморфных механизмов / Блог компании Toshiba / Хабр

Современные роботы и что с ними не так

Со дня появления Мистера Телевокса прошло 90 лет. Технологии за это время совершили колоссальный рывок, а человекоподобные роботы как были, так и остались развлекательным или информационным устройством с очень ограниченной сферой применения.

«зловещая долина» роботов

Элементы человеческой внешности, то есть кожа, глаза, волосы, не являются необходимыми для робота, они — не более чем украшение для повышения привлекательности механизма. Большинство антропоморфных роботов представляют собой голый «скелет» (см. случаи российского Фёдора, Atlas от Boston Dynamics, Honda Asimo).

Этим термином обозначается эффект, при котором объекты, выглядящие и действующие как люди, вызывают у наблюдателей отвращение — так как недостаточно на них похожи. Название эффекта произошло от провала на графике, представленном в исследовании японского учёного Масахиро Мори.

Тот в 1978 году провёл опрос, показавший, что в определённый момент похожесть робота на человека уже не привлекает, а отталкивает. Общепринятого объяснения этому психологическому механизму до сих пор не существует. Предполагается, что человек неосознанно замечает внешние отклонения других людей от некой привычной нормальности.

Kenshiro — робот, конструкция которого максимально скопирована со строения тела человека » dailytechinfo — новости науки и технологий, новинки техники.

В последнее время мы видим появление большого числа биовдохновленных роботов, роботов, конструкции которого скопированы со строения тел различных животных. Всевозможных роботов-колибри, рыб, черепах, гепардов, змей и других уже достаточно для того, что бы сделать целый робототехнический зверинец. Но роботов, конструкция которых точно подражает строению тела человека, копирует строение его мускулатуры и скелета, можно пересчитать буквально по пальцам.

Исследователи из Токийского университета продемонстрировали их биовдохновленного робота Kenshiro на робототехнической конференции Humanoids, которая проходила в этом месяце. Робот Kenshiro является продолжением работы исследователей и представляет собой значительно доработанный и модернизированный вариант робота Kojiro, который был сделан еще в 2020 году. Дополнительные приводы и искусственные мускулы, установленные на сложный скелет, делают робота Kenshiro по строению конструкции самым близким к строению человека из существующих в настоящее время роботов.

Почему исследователи пытаются подражать строению тела человека? Оказывается все дело в распределении всего веса по всей конструкции робота и собственно веса всей конструкции в целом. Юто Наканиши (Yuto Nakanishi), руководитель проекта, рассказал, что робот Kenzoh, который является одним из предшественников робота Kenshiro, имел вес только одной верхней части, туловища, порядка 45 килограмм, а общий его вес мог приблизиться к 100 килограммам, что является огромным весом для относительно небольшого робота.

Смотрите про коптеры:  Новые правила регистрации и эксплуатации дронов в РФ

Робот Kenshiro повторяет строение среднестатистического японского человека мужского пола в возрасте 12 лет. Его рост составляет 158 сантиметров и весящего 50 килограмм. Распределение веса робота по элементам его конструкции соблюдено с учетом соотношения веса у человека. Если у человека, весом 55 килограмм бедро весит около 5 килограмм, а голень — 2.5 килограмма, то у робота Kenshiro это соотношение имеет значение 4 килограмма к 2.75 килограммам.

Но не только распределение веса по элементам конструкции является ключевым моментом. Исследователи попытались соблюсти значения вращательных моментов, вырабатываемых некоторыми мышцами. Благодаря этому подвижность робота Kenshiro достаточно высока и составляет 70-100 угловых градусов в секунду. Это несколько отличается от подвижности живого человека, но здесь исследователям пришлось идти на компромисс, ведь более крупные и мощные электродвигатели имеют больший вес.

Робот Kenshiro приводится в действие системой шкивообразных искусственных мускулов, которые позволяют использовать только один двигатель и работают более плавно и стабильно, чем искусственные мускулы предыдущего поколения, имевшие по две опорных точки. Вся система мускулов дает роботу Kenshiro 64 степени свободы, 13 в шейных суставах, по 13 в каждой руке, по 7 в каждой ноге и 11 в спинном хребте.

Строение скелета робота Kenshiro так же является достаточно интересным и уникальным. Все его «кости», включая грудную клетку, изготовлены из алюминия и обладают более высокой прочностью, нежели подобные вещи, изготовленные из пластика с помощью технологий трехмерной печати, которые имели тенденцию часто ломаться. Все суставы робота состоят из механической реализации крестовидных связок и «плавающей» коленной чашки.

Следует отметить, что разработка робота Kenshiro ведется командой Наканиши для новой робототехнической компании SCHAFT Inc., которая была создана специально для участия в программе Robotics Challenge Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA.

Роботы, скелет и шлем.

Напомню что есть более простой, но менее эффективный вариант.

Приводы те же, но вся пневматика будет раз в 10 меньше…и во столько же раз неэффективней.

Но мы делаем первый вариант.

Сначала соединяем распределитель, ресивер, компрессор и пневмореле в 1 модуль. Так будет значительно удобней.

Ресивер сделан из обычного огнетушителя на 3 литра. Компрессор — двухцилиндровый для накачки шин. Клапана от полуавтоматической сварки для СО. Пневмореле -фреоновое. Давление на нем устанавливаем в пределах 2-5 атм. Больше давление — больше сила и резкость, но меньше стабильность. Это уже дело вкуса.

Смотрите про коптеры:  Для чего нужен квадрокоптер и как его выбрать. Гаджеты. МТС/Медиа

Питание выводим через пневмореле на какой-нибудь мощный переключатель (На 25А) и на аккумуляторы.

На передней части ставим 3 стальные пластины по 30 см. На них мы будем крепить компрессорный модуль и клапана. Также они дают дополнительную жесткость всей конструкции. Их можно наварить или же как я просто закрутить болтами дабы потом можно было снимать/подгонять.

Крепим на пластину клапана. Учитываем что на каждую группу мышц нужно 2 клапана — для активации и для спуска.

Все выходные трубки каждого активационного клапана подключаем к распределителю. Распределитель это по сути пневматический тройник. В него идет относительно толстый шланг от ресивера, а с него выходит много тонких трубок. Можно обойтись и без него, но понадобится просто огромное количество тройников от омывателя.

Кроме локтевого привода есть ещё привод на плече. Он позволяет ещё больше поднять руки. Для плеча нам понадобится 2 стальных уголка 10*10 см, 6 пневмомускул и небольшая стальная пластина для фиксации мышц. Первый уголок мы зажимаем между шаровой опорой и каркасом. На этот уголок крепим мышцы. Часть мышц крепим напрямую к каркасу. Это даст и дополнительную связку каркас-рука и не даст руке во время активации мышцы уехать в бок.

Второй уголок крепится уже на руку. Важно так подобрать длину мышц и расположение уголка чтобы при полностью расслабленных мышцах рука свободно висела. Удобно все сменные и подгоняемые элементы крепить на барашки. Это очень сильно ускорит первичную сборку,а потом уже можно и на обычные гайки.

Осталось сделать ноги с обшивкой и экзоскелет готов!

Самая сложная часть ноги это коленный сустав. Вот так он выглядит. Их нужно сделать 4 шт. Соединяется он с помощью сварки.

Фотография несколько смазана, но принцип увидеть можно. Это просто подшипник в зажиме и ограничитель хода. К подшипнику навариваются, по сути, держатели и через них идет крепление к ноге.

Если не делать ограничение хода то появляется вероятность повреждения ноги пилота.

Каркас ноги состоит из 4 подковообразных элементов. Все их размеры также подгоняются под конкретного человека. Все 4 элемента имею разные размеры. Скрепляется всё шпильками 10-12 мм, причем выводим 2 шпильки на длину бедра. Через них нога и будет крепится к шаровой опоре бедра.

Вариантов как сделать ступни было 2. Первый состоял в использовании уже готового элемента.

Это был более простой и быстрый способ. Для такой ступни нужно было только 4 элемента: Один стальной держатель для бруса, стальная пластина под ступню и 2 уголка для крепление к ноге. Крепится все должно было с помощью обычных портфельных шлейфов и замков.

Смотрите про коптеры:  Подводные дроны для рыбаков и исследователей

Второй вариант заключался в изготовлении из пластин более аэргономичной конструкции. На этом варианте мы и остановились.

В этой ступне все элементы это просто 4 мм сталь, изогнутая и подогнанная под ногу. Элементы провариваются.

Ноги также имеют приводы. По 2 на ногу. Они позволяют удерживать статичное состояние или же подняться. Одна группа мышц расположена в бедре и тянется от каркаса бедра к верхней подкове ног. Мышцы как бы тянет вперед ногу.

Вторая группа мышц расположена прямо в каркасе ноги. Эта группа при активации «стягивает» ногу. Шланги идут к спине, к клапанной группе.

Управление ногами осуществляется через кнопки расположенные в «лодыжке». Т.е. мы тянем ногу назад и нажимаем кнопку.

Как и в случае с рукой ведем провода к клапанам. Руки используют только 2 из 5 контактов джойстиков поэтому можно приделать какое-то оборудование. Или же перевести управление ног на руки.

Для зашиты всей пневматики от повреждений и защиты пилота от пневматики весь экзоскелет покрывался противоударным ПЭТом.

ПЭТ это что-то типа толстого спрессованного полиэтилена. Является антивандальным покрытием. Покрываем пластиком места непосредственного расположения пневматики и участки контакта с пилотом. Крепим саморезами и болтами.

В обшивку ног устанавливаем кнопки для управления. Тут их лучше видно. Верхние кнопки управляют бедренными приводами. Провода и трубки лучше поместить в какую нибудь гофру или же другой шланг — их так много что велика вероятность случайно задеть.

Для того чтобы экзоскелет можно было легко одевать и снимать в качестве держателей пилота используем портфельные лямки.

Скелет робота купить дешево — низкие цены, бесплатная доставка в интернет-магазине joom

Яркие исторические робоперсонажи

В 1927 году, спустя семь лет после написания

R.U.R., американская Westinghouse Electric Company представила Мистера Герберта Телевокса — робота, принимавшего через телефон сигналы, которые активировали заложенную в нём программу. По утверждению создателя, Телевокс мог включить плиту или проверить, работает ли свет в доме.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector