Agility Robotics Cassie: Inspirováno zvířátky

Dvounohé robotické konstrukce byly pro inženýry vždy těžkým oříškem. Vytvoření robota, který je stabilní, schopný samovyvažování s přizpůsobením pohybu i na nerovném terénu (což je jedna z hlavních výhod uváděných u dvounohých robotů) není snadným úkolem. Ale jak nedávno ukázal systém vyvinutý a představený firmou Agility Robotics, úkolem nikoli neřešitelným.

Mechanický pštros z univerzitního hnízda

Robot nazvaný Cassie, o němž přinesl informace webový portál IEEE Spectrum, je dílem americké spin-off firmy vzniklé při Oregon State University - výzkumníci z této univerzity mj. už dříve vytvořili robota Atrias. „Atrias byl první stroj dokazující, že lze realizovat dynamiku chůze podobnou lidské a implementovat tuto pružinovou chůzi pro pohyb stroje. Nebylo to ale k praktickému využití, sloužil jen k vědecké demonstraci technologie," uvedl spoluzakladatel Agility Robotics Jonathan Hurst. Systém skokové chůze, resp. pohybu, využívá elasticity pružin k vytvoření pasivního mechanismu napodobováním lidských svalů. Zlepšení tohoto mechanismu u robota Cassie přidává navíc kyčelní kloub se třemi stupni volnosti. Kloub umožňuje, aby se mechanismus řídil snadněji a poháněl kotníky. Nyní se robot v klidovém pohotovostním stavu nemusí pohupovat z nohy na nohu, aby zůstal stabilně stát na místě. Prostě se může jen postavit.

Jaké využití by takový dvounohý robot mohl najít? Jak konstatují jeho tvůrci, chůze po dvou nohách může být sice v porovnání s např. kolovými roboty složitá (jde o mnohem komplexnější problém a jeho úspěšné vyřešení), ale na druhou stranu je takovýto robot svými schopnostmi a možnostmi mnohem podobnější lidem - což znamená, že se může i lépe dostat tam kam člověk. Např. na kamenitý nerovný povrch nebo schody, které jsou často nezdolatelnou překážkou pro jednoduché kolové roboty či alternativy s pásovým podvozkem. Agility Robotics se domnívá, že jejich technologie by mohla být použita např. u pátracích a záchranných robotů, přispět ke zlepšení protetických končetin nebo exoskeletonů. Pokud se podaří dosáhnout toho, že se takovíto roboti stanou dostatečně levnými, lze je využít třeba i pro doručování balíků - pak je bude stačit jen vybavit teleskopickou tyčí, aby dosáhli na zvonky...

Mechanická konstrukce a design řízení

Dvounohý design umožňuje podle výzkumníků z Agility Robotic vytvářet skutečně úžasné stroje, které jsou agilní, efektivní a schopné využívat vysoce dynamických manévrů. Robustní, úspěšně zdolávající různé typy povrchu, i pokud jde o výškové rozdíly nebo měkkost. Navíc jsou tiché, jen s hlukem z elektromotorů a pohybů nohou.

Klíčovou vlastností je pečlivé zvážení interakcí mezi pasivní dynamikou, která je generována fyzickým hardwarem (jako jsou pružiny) a fungováním řídicího softwaru. Při rozhodování o designu vhodného pro roboty tohoto typu posloužily výzkumníkům často poznatky získávané na základě zvířecích morfologií a chování. V případě Cassie byl jedním z inspiračních pramenů pohyb pštrosa, který jako nelétavý pták vyniká rychlými běžeckými výkony.