Roboty Boston Dynamics – BigDog

BigDog to czworonożny robot nawiązujący wyglądem, budową i przeznaczeniem do zwierząt jucznych. Służy do przenoszenia ładunków, nawet cięższych niż on sam, na względnie duże odległości w trudnych warunkach terenu – na terenach skalistych, a więc stromych i wyjątkowo nierównych, a także zaśnieżonych i podmokłych. Projekt realizuje firma Boston Dynamics na zlecenie amerykańskiej agencji DARPA.

Robot w wersji standardowej waży 109 kilo, ma ok. 1m wysokości, długość 1.1m i 0.3m szerokości. Porusza się z prędkościami od 0.2m/s do nawet 3.1m/s w zależności od zadanego ruchu. Na płaskim terenie może przenieść 154kg ładunku, ale na terenach bardziej skomplikowanych jest to standardowo 50kg. Najdłuższa wędrówka robota trwała 2.5h, w trakcie których BigDog przeszedł 10km.

Długofalowym celem projektu jest stworzenie robota, którego sprawność poruszania się w terenie przewyższy możliwości pojazdów kołowych i gąsienicowych, a zbliży się do możliwości ludzi i zwierząt. Najważniejsze, by umiał biec wiele godzin bez przerwy i niósł nie tylko paliwo na własne potrzeby, ale przede wszystkim ciężki ładunek.

BigDog ma pokładowe systemy obsługujące jego zasilanie, ruch, czujniki, sterowanie i komunikację. Robot posiada 2-suwowy silnik spalinowy o mocy 15KM chłodzony wodą. Napędza on pompę hydrauliczną dostarczającą olej hydrauliczny pod wysokim ciśnieniem poprzez system filtrów, kolektorów i akumulatorów do aktuatorów w nogach robota.

Każda noga robota ma 4 aktuatory hydrauliczne, które sterują stawami, jak również piąty pasywny stopień swobody. Aktuatory to cylindry hydrauliczne o niskim tarciu, regulowane przez dwustopniowe serwozawory, standardowo wykorzystywane w technice lotniczej. Wymiennik ciepła zamontowany na ciele BigDoga służy do chłodzenia oleju hydraulicznego, a radiator – do chłodzenia silnika.

Komputer pokładowy steruje zachowaniem BigDoga, zarządza czujnikami oraz obsługuje zdalną komunikację z operatorem. Ponadto zapisuje duże ilości danych dotyczących analizy działania, wydajności i niepowodzeń operacji robota.

BigDog posiada około 50 czujników. Czujniki bezwładnościowe dokonują pomiaru wysokości i przyspieszenia korpusu robota, a czujniki stawów – pomiaru ruchu i siły aktuatorów pracujących w stawach nóg robota. Jeszcze inne monitorują równowagę “organizmu” robota – ciśnienie hydrauliczne, przepływy i temperaturę, parametry działania silnika itp.

BigDog może wykonywać następujące ruchy: wstawać, przysiadać, pełzać wysuwając tylko jedną nogę naraz (z prędkością 0.2m/s), truchtać poruszając w tym samym momencie naprzeciwległymi kończynami, truchtać z podskokiem, galopować (3.1m/s, wynik osiągnięty w laboratorium).

Robotem steruje operator używający OCU (Operator Control Unit), które to urządzenie komunikuje się z BigDogiem poprzez IP radio. Operator zarządza jedynie operacjami wysokiego poziomu (prowadzenie robota zgodnie z zadanym torem ruchu, kontrola prędkości ruchu, zmiana trybu ruchu, włączenie lub wyłączenie silnika). Operacje niskiego poziomu takie jak poruszanie nogami, stabilizacja w nierównym terenie i reakcje na zewnętrzne zakłócenia są zarządzane przez komputer pokładowy.

Widzenie robota odbywa się poprzez system wizyjny stereo (opracowany przez Laboratorium Napędów Odrzutowych) i radar laserowy LIDAR. System wizyjny składa się z dwóch kamer stereo, komputera i oprogramowania wizyjnego, a służy do pobierania informacji o kształcie (3D) terenu znajdującym się na trasie ruchu robota w celu ominięcia przeszkód. Radar laserowy pozwala robotowi na podążanie za przewodnikiem bez potrzeby nadzoru operatora.

BigDog porusza się, naśladując ruch zwierząt. System kontroluje ten ruch, rozkładając ciężar ładunku na nogi robota, aby zoptymalizować ich możliwości transportu. Rozkład pionowy obciążenia ma być jak najbardziej zbliżony dla każdej z nóg, które mają odpowiednio przenosić obciążenia na stawy biodrowe. Firma Boston Dynamics opracowała specjalne algorytmy poruszania się czteronożnego Bigdoga na nierównym terenie. Testowanie odbyło się najpierw za pomocą symulatora, a następnie za pomocą robota. W symulatorze udało się robotowi wejść na stok o nachyleniu 60 stopni.

Firma Boston Dynamics ma określone plany co do kolejnej wersji BigDoga. Miałby on nieść cięższe ładunki, poruszać się po naprawdę stromych zboczach, umieć wstać po upadku. Ponadto ma być cichszy – aktualnie jest dość hałaśliwym robotem, gdyż wyposażony jest w dwusuwowy silnik i w czasie pracy hałasuje jak motocykl. Specjaliści z Boston Dynamics planują zmienić silnik na 4-suwowy, dorobić tłumik, dołączyć pompę hydrauliczną, a nawet wprowadzić opcjonalny napęd hybrydowy.

Ze względu na perspektywy rozwoju BigDoga, amerykańska agencja rządowa DARPA zajmująca się zamówieniami dla wojska zamówiła kolejną, bardziej zaawansowaną wersję BigDoga. Ma on nieść prawie 200 kg ładunku na odległość ponad 30 kilometrów, a paliwo ma wystarczyć mu na cały dzień pracy. Ma także umieć biegać z prędkością 15 kilometrów na godzinę. Przy tym transporter powinien pracować równie sprawnie w ekstremalnych temperaturach. To jednak nie wszystko. DARPA zamówiła urządzenie, które oprócz zwiększonych możliwości transportowych będzie reagować na głos i gesty przewodnika, i doskonale je interpretować. Będzie także mogło docierać do wyznaczonego miejsca dzięki orientacji w terenie za pomocą systemu GPS.

Odwiedź stronę firmy Boston Dynamics
Zobacz filmiki na YouTube – kanał Boston Dynamics

Źródło: http://www.bostondynamics.com, http://www.focus.pl