Regardez ce robot quadrupède s'attaquer à la poutre d'équilibre, grâce à un système de roue de réaction intelligente

Mar 21, 2023

Des chercheurs de l'Institut de robotique et du Département de génie mécanique de l'Université Carnegie Mellon ont trouvé un moyen d'aider des robots quadrupèdes comme Spot à s'attaquer à un terrain délicat avec une poutre d'équilibre - en attachant une roue de réaction active à leur dos.

"Cette expérience était énorme", affirme Zachary Manchester, auteur principal des travaux et responsable du laboratoire d'exploration robotique de Carnegie Mellon. "Je ne pense pas que quelqu'un ait jamais réussi à marcher sur une poutre d'équilibre avec un robot auparavant."

Marcher le long d'une poutre d'équilibre est une tâche délicate pour un humain, mais pour les robots, c'est beaucoup plus difficile. Il y a peu de marge d'erreur et nulle part où trébucher - et lorsque vous travaillez à quatre pattes plutôt qu'à deux, les choses deviennent encore plus difficiles. "Avec les méthodes de contrôle actuelles, le corps et les jambes d'un robot quadrupède sont découplés et ne se parlent pas pour coordonner leurs mouvements", explique Manchester. « Alors, comment pouvons-nous améliorer leur équilibre ? »

La solution est un logiciel et un matériel en deux parties : une paire d'actionneurs de roue de réaction (RWA) attachés au dos du robot et une nouvelle technique de contrôle qui peut utiliser les roues pour contrôler le moment cinétique du robot indépendamment de ses jambes.

"Vous avez essentiellement un gros volant d'inertie avec un moteur attaché", explique Manchester à propos de l'approche RWA, qui est utilisée pour fournir un contrôle à distance des satellites dans l'espace. "Si vous faites tourner le lourd volant d'inertie dans un sens, cela fait tourner le satellite dans l'autre sens. Maintenant, prenez cela et placez-le sur le corps d'un robot quadrupède."

En testant le concept sur un robot quadrupède commercial Unitree A1, l'équipe a découvert que deux RWA suffisaient pour orienter le corps et augmenter l'agilité du robot - et pouvaient être traités dans le logiciel de contrôle comme un simple gyrostat, facilement ajouté à un modèle prédictif algorithme de contrôle.

Les simulations ont prouvé que le système était théoriquement capable de permettre au robot de toujours atterrir sur ses pieds, comme un chat, quelle que soit l'orientation de chute, tandis que les tests physiques ont permis au robot modifié de s'attaquer à la poutre d'équilibre avec aplomb.

"Les quadrupèdes sont la prochaine grande chose dans les robots", prédit Manchester. "Je pense que vous allez en voir beaucoup plus dans la nature au cours des prochaines années."

Le travail de l'équipe a été accepté à la Conférence internationale sur la robotique et l'automatisation de 2023 (ICRA '23) et est disponible en téléchargement PDF en libre accès.