Крокуючі роботи

Реферат з дисципліни «Мобільні роботи»

Виконав студент Бобров С.В.

Московська Державна Академія Приладобудування та Інформатики

Кафедра Інформаційні Системи

Москва 2005

Введення

Створення промислових роботів-маніпуляторів, здатних замінити людини на багатьох ділянках сучасного виробництва, а також автоматичних систем, які можуть бути використані в умовах, небезпечних для людини, є актуальною науковою і технічною проблемою. Одним з важливих класів роботів є крокуючі роботи, призначені для переміщення по важкопрохідний місцевості.

Хоча колісні транспортні засоби в даний час явно переважають, відомо, що при ходьбі по непідготовленій поверхні суттєві переваги мають крокуючі системи пересування. Крокуючий апарат при русі використовує для опори лише деякі крапки на поверхні на відміну від колісних і гусеничних машин, що мають безперервну колію. Крім того, крокуючий апарат істотно менше пошкоджує грунтовий покрив, що може виявитися важливим для деяких районів.

Проте зазначені переваги крокуючого апарата визначають його високу складність. Велике число керованих ступенів свободи апарату вимагає складної компонування, розробки високоефективних приводів, спеціальної організації стоп, які розсіюють енергію удару, і т.д. Система управління повинна забезпечити переробку інформації про місцевість, прийняття рішень про характер руху, контроль за їх реалізацією. Саме створення системи управління апаратом - центральна проблема крокуючого робота, тому що досвід створення навіть самих складних систем автоматичного управління неможливо безпосередньо використовувати для побудови системи управління крокуючим роботом.

Композиційна концепція і біологічний підхід у побудові роботів

Аналізуючи існуючі види рушіїв, можна помітити, що немає нічого більш досконалого, ніж природні системи. Їх адаптивна здатність приголомшує. Якщо торкатися тільки крокуючих систем, то видно, що їх мобільність значно вище, ніж у створених людиною транспортних засобів.

Людина, удосконалюючи природу на базі створення комбінованих крокуючих механізмів з іншими типами рушіїв, здатний створити більш продуктивні і високо адаптивні транспортно-технологічні машини.

Природа не створила колеса просто тому, що система важелів більш пристосована для пересування по природному грунту. Цьому сприяють властивості опорно-рухового апарату крокуючого рушія: дискретність колії та наявність неробочого простору ніг. Під дискретністю колії розуміють уривчастість контакту рушія, в даному випадку з поверхнею пересування. Під робочим простором ніг розуміється простір, що оточує корпус, точки якого досяжні для опорного елемента крокуючого рушія. Ці властивості крокуючого рушія дозволяють припускати високу опорну і профільну прохідність для штучних крокуючих засобів пересування. Крім сильно пересіченій місцевості, для звичайного транспорту непрохідною є і середовище, пристосована для проживання людей: будівлі з вузькими проходами, різкими поворотами, сходовими маршами.

Сліпе копіювання природних об'єктів без глибокого вивчення їх поведінки, як правило, не дозволяло створити працездатні конструкції, які можна було б використовувати в практиці: наприклад, лісова машина фірма "Табержек", робот лабораторії транспортних систем АН СРСР. Ці машини не виправдали надії конструкторів і не показали динамічних якостей, характерних для комах.

У цьому ключі цікаво розглянути композиційну концепцію побудови крокуючих роботів, тому що ця концепція подібна з фізіологічними моделями управління рухом у живих організмах. Подібність це засноване на дослідженнях російських вчених, що проводяться в Інституті проблем передачі інформації. Тому, можна вважати, що композиційна концепція є біологічним підходом у робототехніці.

Відповідно до цієї концепції нижчий рівень управління локомоціонним процесом може бути представлений як результат колективної роботи незалежних замкнутих систем автоматичного регулювання (регуляторів). Будь-які зв'язки між окремими регуляторами (горизонтальні зв'язки) відсутні. Іншими словами, крокуючий робот як єдиний автомат може бути представлений композицією деякої кількості елементарних незалежно функціонуючих автоматів, а локомоціонний процес результатом спільної дії цих автоматів. Кожен автомат вирішує свою власну задачу і таким шляхом вносить свій внесок у формування локомоціонного процесу.

Кожен елементарний автомат являє собою замкнуту систему автоматичного регулювання та управляє лише одним суглобом. У той же час окремий суглоб в різних фазах циклу руху ноги може управлятися кількома різними регуляторами. Однойменні суглоби всіх ніг керують одним з параметрів ходи, наприклад, таким як довжина кроку, висота тіла робота щодо опорної поверхні або ж швидкість пересування робота. Управління всіма суглобами робота здійснюється паралельно, що забезпечує високий рівень розподіленості системи управління.

Вплив на окремий автомат дій інших автоматів представляється як рівноваги вплив зовнішнього середовища. Мета автомата як регулятора полягає в компенсації цих збурень. Вихідний сигнал сенсорної системи, що використовується в ланцюзі зворотного зв'язку регулятора, містить у собі ще й інформацію про дії інших автоматів, так що окремий автомат сприймає дії інших автоматів за допомогою сенсорної системи, а не шляхом будь-яких каналів зв'язку між регуляторами. У цьому випадку зовнішнє середовище окремого автомата складається з інших автоматів і зовнішнього середовища робота в цілому.

Бажані параметри ходи робота задаються більш високим рівнем системи управління і залишаються постійними в процесі ритмічної ходьби. Такий підхід до проблеми крокуючих роботів істотно спрощує управління локомоціонним процесом і робить його більш наочним.

Реалізація запропонованого підходу для побудови крокуючих роботів може бути досягнута шляхом вирішення проблеми сенсорних систем для автоматів. Ця проблема була вирішена шляхом застосування наборів датчиків, об'єднаних в сенсорну систему, здатну вимірювати кожен параметр ходи.

Дослідження кінематики біологічних механізмів

Людство завжди в проектуванні прагнуло до створення собі-подібного механізму - прямоходячої, але біпедалізм людей значно складніше в локомоціонном плані, ніж шести-або чотириногих і вимагає розвитку більш сильного вестибулярного апарату і дуже серйозних системи управління на його основі, тому найбільше розповсюдження отримали «багатоногих »роботи. Оскільки біологічний підхід до розробок найбільш складний (потрібно всебічне вивчення біологічних механізмів), але в той же час і найбільш простий (не потрібно винаходити велосипед - всі вже давно придумано природою) було проведено вивчення пересування комах.

В якості об'єкта досліджень обрано рудий тарган (пруссак). Таргани (Blattodea) - один з найбільш древніх загонів крилатих комах. Вони з'явилися в першій половині кам'яновугільного періоду (близько 300 млн років тому), коли на Землі панував теплий і вологий клімат. У той час таргани були найчисленнішою і різноманітною групою комах. Але "процвітають" вони і зараз. Так що ці комахи вдвічі старші від знаменитих динозаврів і на відміну від них зовсім не збираються вимирати. Його ноги - той універсальний біологічний об'єкт вивчення для створення крокуючої машини.

Використовуючи кінокамеру, можна простежити біг таргана, попередньо його знявши. Для цього таргана поміщають в скляну пробірку і, закріпивши її, знімають бігає таргана кінокамерою. Після цього з кінокамери всі переписується на комп'ютер, де за допомогою комп'ютерної програми PINNACLE сповільнюється біг таргана і створюється фільм "тарганів біг". Тепер можна простежити всю кінематику його бігу. Працюючи в програмі PINNACLE, створюються окремі кадри бігу таргана, за допомогою яких простежується кінематика руху його ніг при бігу.

Виходячи з отриманих знімків, розглянемо спосіб формування ходи рудого таргана. Основним типом його ходи є хода 3-3 (трешками).

У кожний момент свого руху тарган стоїть на трьох ногах: передньої і задньої лівої і середньої правої (або навпаки). Кожна пара ніг виконує різну функціональну навантаження, і це відбивається на їх довжині. Передня пара ніг найбільш коротка, чіпляючись поперемінно за нерівності грунту, тягне тіло вперед. Середня і найдовша - задня пара кінцівок при розгинанні в колінному суглобі штовхають тіло таргана вперед. Він йде так, що завжди спирається на три ноги, що утворюють опорний трикутник, усередині якого розташовується центр ваги його тіла.

Якщо простежити рух задніх ніг таргана, то можна виявити цікаву закономірність у русі стегна правої і лівої ноги. На екрані монітора чітко видно, що при русі стегно правої і лівої ноги таргана весь час утворює одну лінію. Цю закономірність можна також використовувати при проектуванні руху крокуючого робота.

Однак тарган не завжди використовує ходу трешками, в якісь моменти він переходить на галоп, правда, на дуже короткий момент.

Найчастіше він використовує сильне відштовхування двома задніми ногами в перший момент руху для розвитку швидкості, а потім переходить на звичайну ходу трешками. Використання цього кроку для пересування робота не цілком зручно, тому що дуже ускладниться його управління, а якщо маса робота велика, то зусилля для руху задніх ніг потрібні дуже великі, що не цілком можна виконати.

Для крокуючого робота в процесі виносу ніг повинен здійснюватися контроль висоти положення стоп над поверхнею. Якщо висота будь-який з стоп стає менше допустимої, то проводиться підйом ноги до досягнення потрібної висоти, а потім продовжується винос ніг вперед. Кінець руху визначається одним з таких умов:

Під час допоміжної фази повинно відбуватися відновлення горизонтального положення і заданої висоти платформи, а також зміщення центру ваги в зону рівноваги;

Зона достатньої стійкості може бути визначена через різницю зусиль у максимально і мінімально навантажених опорах, яка не повинна перевищувати допустимої величини. Введення центру ваги крокуючого пристрою в зону допустимої стійкості досягається шляхом завдання горизонтального руху платформи, що задається блоком підтримки рівноваги.

Дослідження бігу таргана дозволило зробити наступні висновки. Безперервна хода типу 3-3 утворюється в результаті злиття фаз переривчастої ходи. Безперервна хода економічніше переривчастої і забезпечує велику швидкість переміщення при тих же динамічних навантаженнях, однак, вона може використовуватися тільки для переміщення по порівняно рівній поверхні.

Для загальної орієнтації крокуючої машини в просторі необхідно застосовувати комплекс керуючих алгоритмів, що представляють багаторівневу ієрархічну систему.

Слід зазначити, що кінематика крокуючого робота дозволяє істотно зменшити можливість втрати прохідності, буде більш маневреної, зможе проходити по сильно пересіченій місцевості. Опорні елементи крокуючого робота мають значно більшу зону можливих контактів з поверхнею пересування в порівнянні з колесом або гусеницею.

Приклад крокуючого апарата

Як гідного прикладу крокуючої машини можна розглянути розробку Донецького Національного Технічного Університету - крокуючий апарат «Катаріна».

Крокуючий апарат містить корпус, обладнаний шістьма ногами. У центрі корпусу розташований гіроскопічний датчик, що повідомляє системі управління інформацію про орієнтацію корпусу по відношенню до вектора сили тяжіння; в передній частині укріплений оптичний далекомір, який доставляє інформацію про поверхню, по якій переміщається крокуючий робот. Шестикутний корпус служить як носій (основа) для шести кінцівок, а також для робочої платформи. Усередині корпусу розміщується мікропроцесорна система управління і силова частина.

Кожна кінцівку має три ступені свободи, і приводиться в дію за допомогою двигуна з механізмом (передача, коробка передач, редуктор). У нижній частині кінцівки знаходяться три датчики зусилля для вимірювання реакції сили ноги.

Основні характеристики крокуючого апарата "Катарина":

· Висота корпусу - 10 см; · довжина сторони - 17 см;

· Загальна маса - 21 кг; · розмір кінцівки - 40,5 см;

· Маса кінцівки - 2.8 кг; · маса корпусу з мікропроцесором - 3,8 кг;

· Швидкість - близько 0,4 км / год; · корисне навантаження - 5 кг;

· Довжина стегна - 13,4 см; · довжина гомілки - 20,2 см;

· Поверхню торкання кінцівки - 28,3 см2.

Система управління крокуючим апаратом формує і виконує керуючі сигнали, що забезпечують рух апарату з автоматичною адаптацією: до малих нерівностей поверхні по командах оператора (або верхнього рівня), що задає основні характеристики ходьби і рух корпусу апарату. На входи системи надходять сигнали від наступних датчиків, встановлених на макеті: шести датчиків контакту стопи з поверхнею; датчиків зусиль, що розвиваються ногами; гіровертикалі; оптичного далекоміра. Її виходи (виходи блоку перетворювачів координат) є входами блоку підсилювачів стежать систем (Бусс), що складається з 18 окремих підсилювачів, на входи яких поступають сигнали з 18 позиційних датчиків кутів повороту ланок ніг.

Система управління складається з таких крупних блоків: блоку керованих генераторів крокових циклів, який містить шість ідентичних генераторів, формують у площині деяких допоміжних декартових координат замкнуті просторово-часові криві крокового циклу кожної ноги; блоку лінійного перетворення координат, який забезпечує геометричну прив'язку крокових циклів до корпусу і кінцівкам апарату та їх масштабування; блоку маневрування, який по командах від верхнього рівня деформує крокові цикли ніг так, щоб забезпечити необхідну просторове положення корпуса апарата; блоку перетворювачів декартових координат решт ніг в кутові координати ланок ніг, який складається з шести ідентичних нелінійних тривимірних стежать систем, що забезпечують формування сигналів на входи блоку підсилювачів слідкуючих систем, а також облік кордонів робочих зон ніг.

Блочне побудова системи управління з відносно невеликим числом каналів зв'язку блоків один з одним забезпечує зручність роботи з системою, дозволяє вести настройку та перевірку якості роботи окремих блоків, а також легко контролювати функціонування в цілому.

Історія створення «багатоногих» роботів

Однак не менш цікаво повернутися до історії створення перших крокуючих роботів. Існує кілька варіантів історій сучасних механізмів - звичайна, яку ми вивчаємо за курсом фізики, і неофіційна - історія людських фантазій, яку можна простежити по безлічі фантастичних романів, кінофільмів, історичних матеріалів. І зовсім не зрозуміло, за який з них - істина. Взяти хоча б малюнки Леонардо Да Вінчі, за якими побудували велосипед і вертоліт, чи твори Жуля Верна, в яких присутня велика безліч невідомих його сучасникам пристроїв, нічого особливого на сьогоднішній день не представляють. І ви думаєте, читаючи або дивлячись кінофільми про роботів, кіборгів, андроїдах та інших новомодних пристроях, їх не побачать наші нащадки? Аж ніяк. Не так давно пройшла новина про те, що в Японському Національному інституті сучасних промислових наук і технологій (AIST) при співпраці компанії Kawada Industries був створений черговий робот людського типу. У нього таке ж зростання (154 см) і вага (58 кг). Він може самостійно ходити, сідати, лягати і вставати, і навіть носити вантаж, правда, поки не надто важкий - 6 кг. Але, як ви розумієте, це не межа. Тому дуже правдоподібним є появу протягом найближчих 10-20 років першого людиноподібної істоти з розвиненим штучним інтелектом.

Але першими скінчено були ідеї. На малюнку з XVIII століття зображена машина, яка пересувається за допомогою ніг і коліс (авторство малюнка не встановлено). Причому головним рушійним механізмом є саме ноги. Здається, це була традиційна для того часу ідея, оскільки люди переміщалися на возах, каретах і т.п. І що перше прийде в голову, якщо захочеться модернізувати даний вид транспорту?

Друга, більш знаменита ідея, належить Джорджу Муру (The Steam Man - 1893 рік) - це був андроїд зразка XIX століття. Правда, реалізуватися даний проект не зміг, хоча і отримав велику популярність.

У 1983 році мала місце ще одна дуже цікава ідея - поєднання коні і велосипеда - The Mechanical Horse (рис.3). Належить вона Л. А. Ріггу. Слідом за механізацією воза чи карети винахідник запропонував модернізацію коні. Цікаво, чому проект заморозили?

І дійсно, під час першої світової війни дані футуристичні ідеї стали реалізуватися. Першим стала поява вже сконструйованого та зібраного механізму Walking Machine, показаного на малюнку. Дана машина пересувалася лише за допомогою великої кількості ніг, що працюють практично за принципом гусеничного механізму ...

Інший варіант - це крокуючий трактор, розроблений в цей же час. Як ми можемо бачити, ззаду у механізму знаходяться дві крокуючі ноги, що призводять механізм у рух, а спереду - колеса. Виходить віз навпаки. Це була перша реалізація поєднання механічних ніг і коліс в одній.

На якийсь час в історії крокуючих машин настало затишшя аж до технологічного прориву 60-70-х. На малюнку ви можете побачити винахід 1966 року, реалізоване МакГі і Франком в університеті Південної Каліфорнії. До цього варто додати, що це перший винахід подібного роду, що передбачає комп'ютерне управління. Називається воно Phoney Poney.

У 1968 році Р. Мошер завершив роботу над створенням цього чотириногого монстра з ручним керуванням під назвою General Electric Walking Truck. До речі, його зображення можна часто побачити на багатьох наукових і навколонаукових сайтах. Що цікаво, у Phoney Poney, так само, як і у General Electric Walking Truck, було по чотири ноги.

У 1973 році ціла команда радянських вчених завершила роботу над практичною реалізацією шестиногий машини (доктор наук, професор В. С. Гурфункель, доктор наук А. Ю. Шнейдер, доктор Є. В. Гурфункель та колеги).

1977 був вельми урожайним на всілякі реалізації крокуючих роботів. Почалося свого роду змагання між США і СРСР, що було нормально для того часу. З американської сторони виступав той же МакГі зі своєю командою, з радянської - професор Гурфункель та колеги. Причому російські "шестиногі" називалися дуже просто - "Маша". Їх ми можемо побачити на малюнках.

У відповідь на "Машу" МакГі і команда запропонували свою версію шестиногого робота, яка важила всього ... 136 кг.

З 1976 року по 1979 в дослідницькому центрі Komatsu Ltd. (Японія) розроблявся супер-робот. Таким чином, можна відзначити, що, починаючи із цього періоду, до гонки серед розробників приєднуються японці. Пристрій під назвою ReCUS (Remotley Controlled Underwater Surveyor) мало вісім ніг, серпень метрів довжини, 5,35 ширини і 6,4 метра висоти. Важити така конструкція повинна була близько 29 тонн. Максимальна швидкість - 0,07 м / с. До нас же дійшли лише креслення.

У 1979 році до московських розробкам професора Гурфункеля приєднався Санкт-Петербург (тоді Ленінград). Там був також розроблений і сконструйований "шестинога", але з набагато більш скромними параметрами: вага - 40 кг, довжина - 60 см, ширина - 25 см, висота ніг - 20 см. І, до речі, таке прагнення до мінімалізму дуже властиво для багатоногих пристроїв. По-перше, вони простіше в реалізації. По-друге, в більшості своїй такі пристрої мали суто наукове значення.

Але разом з тим у період 1980-1983 рр.. американці продовжили розвиток важких роботів з великою кількістю ніг. Винахідники Сазерленд і Спрулл створили машину завдовжки в 2,4 метра, розвиваючу швидкість +0,11 м / с.

Далі свою віху в історію вписують японці. Жива легенда - TITAN III і TITAN IV (TITAN - абревіатура від Tokyo Institute of Technology, Aruku Norimono). Ноги TITAN III були оснащені спеціальними сенсорами, які були пов'язані зі спеціальною електронною системою управління, що іменується PEGASUS (Perspective Gait Supervisory System). Дана система дозволяла адаптувати рух механізму щодо змін поверхні. Цей етап можна сміливо назвати етапом впровадження інтелекту в крокуючі машини. Довжина ніг у TITAN III сягала 1,2 м і важив він 40 кг. Дивлячись на малюнок, не можна не згадати персонажа мультиплікаційного фільму "Таємниця третьої планети". Може бути, TITAN III був прототипом ...

Призначення крокуючих роботів, роботи-андроїди

А навіщо власне потрібні крокуючі роботи? У таких механізмах є практична необхідність. Згадайте хоча б забуксували колісні машини - цю часту картину при бездоріжжі. Крокуючі механізми краще долають перешкоди, і в цьому їх головна перевага.

Японські розробки TITAN III і TITAN IV належать Токійському технологічному інституту (Tokyo Institute of Technology) - одні з перших крокуючих механізмів з штучним інтелектом, що дозволяє долати нескладні перешкоди. Так, TITAN IV в 1985 році в Government Pavilion of the Science Exhibition at Tsukuba в піврічний період дослідів пройшов близько 40 кілометрів по поверхні з трьома ступенями складності. Ця модель важила близько 160 кілограмів, а довжина однієї ноги (всього їх було шість) становила близько 1 м 20 см. Причому цікаво, що така махина розвивала швидкість 40 см / с. TITAN IV був прототипом для безлічі подальших розробок японських винахідників. Перераховувати немає сенсу, так як їх багато.

Починаючи з цього моменту, крокуючі роботи стали розроблятися і для практичних цілей, наприклад, для дослідження морських глибин. Акваробот (Aquarobot) розроблявся в лабораторії роботів у Port Harbour Research Institute Міністерства транспорту Японії впродовж чотирьох років (1985-1989).

Розстановка сил серед країн, конструюють крокуючі механізми, дещо змінилася. В основному, це пов'язано з тим, що пішли росіяни (у нас тоді, якщо ви пам'ятаєте, почалася перебудова, а потім розвал СРСР), але при цьому досить цікаві розробки стали з'являтися і в Англії, в 90-х приєдналася Канада. А лідерами стали, звичайно ж, японці й американці.

До речі, зараз такі роботи-багатоніжки активно використовуються для різних прикладних цілей.

Якщо не говорити про крокуючих роботів, а лише про їхнє кінцівках, то ми можемо знайти ще одне застосування даними розробкам, а саме - у медицині. Ще в 1948 році російський професор М. О. Бернштейн намалював людини з протезами, що повторюють скелет ноги, але з електричними двигунами, що було розробкою НДІ протезів. Варто відзначити, що відразу після війни це було дуже нагальним винаходом, на жаль, не мали практичного продовження в майбутньому. У 60-і роки General Electric розвинула цю ідею, але у варіанті повноцінного скелета з гідравлічним управлінням. Точно така ж спроба була і з російської сторони в Росії (Ленінград, 1970 рік).

Основним завданням учених було все-таки створення людиноподібного робота. І потрібно сказати, що - це тільки одна з гілок розвитку крокуючих механізмів. Адже, погодьтеся, роботи з великою кількістю ніг більше схожі на комах як зовні, так і за способом пересування. А ось створення двоногих машин - це ближче до розповідей фантастів, якими зачитувалися в дитинстві наші вчені і винахідники.

Насправді зараз найбільш доступні матеріали з історії крокуючих механізмів. Дивно, але вона існує. Справжнє приховано під завісою таємниці. Лише іноді проскакують новини, які можуть насторожувати. Наприклад, майки з датчиками температури (електроніка імплантована в тканину, отже, її можна імплантувати в будь-який полімерний матеріал), робот навчається кунг-фу, самообучающиеся іграшки роботи-собаки і так далі. Майбутнє крокуючих механізмів ми вже знаємо з фантастики. Всі прогнози збуваються з точністю як у Жюля Верна.

Що дивно, якщо б технології крокуючих механізмів розвивалися трішки швидше, то ми б зовсім по-іншому уявляли собі зараз місяцехід. Зараз же ми приступимо безпосередньо до андроїдам, майбутнім людиноподібним кіборгам.

Двоногі машини мають не менш багату історію, в порівнянні з іншими крокуючими механізмами. Але історичний огляд почнемо із 1964 року, коли ленінградськими вченими була створена кінематична модель Чебишева з двома ногами. Радянські вчені зробили не дуже велику лепту в історію створення двоногих машин. Так, в 1990 році в Москві професором Формальскім і доктором Ленським була створена модель двоногого робота, дуже схожого зовні на дану кінематичну модель. Але такого прогресу в даній сфері розробок, як в Японії, в СРСР, звичайно, не було.

У 1969 році Ішіро Като (Японія) показав світу антропоморфний двоногий механізм WAP-1. Цікавим у цій розробці було те, що м'язи зроблені з резини або каучуку і пристрій приводився в рух з допомогою пневматики за рахунок впливу на "штучні м'язи". Це дуже новаторська ідея, яка поєднує в собі і простоту, і геніальність. Ішіро Като працював за підтримки спеціальної дослідницької лабораторії гуманоїдів (Humanoid Research Laboratory) при Waseda University (Токіо). Цікавим є сам факт існування такої в кінці 60-х, у той час як для Японії це були не найкращі роки. І треба сказати, результат очевидний, оскільки за Ішіро Като стоїть велика частина історії сучасних двоногих машин.

Вже в 1970 році з'явилася вдосконалена модель WAP-2. У ній були розроблені спеціальні керовані приводи, при цьому під підошви робота вбудовувалися спеціальні датчики тиску, що дозволяло здійснити автоматичний контроль положення.

У 1971 році відбулося відразу дві прем'єри, а саме - WAP-3 і WL-1. Обидві вони рівноцінні за значимістю в історії крокуючих механізмів. WAP-3 - це продовження моделі WAP-2, але, на відміну від попередника, він мав спереду центр ваги, що дозволяло нахилятися і переміщатися не тільки по рівній поверхні, але й спускатися / підніматися, наприклад, по сходах. Таким чином, це був перший у світі робот, здатний переміщатися не тільки по горизонтальній площині. WL-1 - це модель, керована міні-комп'ютером. Вона так само, як і WAP-3, мала центр ваги, розташований попереду, але при цьому могла змінювати напрями ходьби, що стало можливим за рахунок впровадження міні-комп'ютера.

У 1972 році в МДУ була розроблена модель під ім'ям "Рикша". У рух вона приводилася за допомогою двох ніг, але тим часом було ще й чотири колеса.

У 1973 році в Японії (Ішіро Като) стартував проект WABOT-1, метою якого було створення повністю функціонуючого антропоморфного робота. Крім систем контролю управління, в WABOT-1 були вбудовані відео-та звукова системи, які дозволяли оцінювати відстань до об'єктів і напрям до них. Таким чином, це одна з перших роботів-машин, яка мала "очі" і "вуха". До всього іншого WABOT-1 мав зовнішні рецептори і звуковідтворюючу систему (вмів говорити). Тобто, перший андроїд був створений у 1973 році.

У 1980 році Ішіро Като розробив WL-9DR, керований за допомогою 16-розрядного міні-комп'ютера. При цьому якщо в попередніх моделях "обмірковування" механізмом кожного кроку становило більш ніж 45 секунд, то у варіанті WL-9DR на один крок витрачалося всього десять секунд. Роботи вчаться ходити! І швидкість у них вимірюється поки в дивній величиною - сік / крок.

І в 1983 році з'явилася модель WL-10 і на "обмірковування" кроку витрачалося близько чотирьох з половиною секунд (якщо бути точним - 4,4 сек / крок). У моделі WL-10R застосовувалися нові типи серво-механізмів і матеріалів. Значно добавлена ​​ступінь свободи у членів робота. WL-10R міг вільно повертатися, ходити вперед і назад. Тепер стали насущною ще одні параметри для крокуючих механізмів, а саме - ступеня свободи.

1984 рік. Команда вчених токійського університету створює двоногого робота з вісьмома ступенями свободи. При цьому даний робот вже мав автономне живлення від джерела постійного струму.

У 1985 році Ішіро Като створює WL-10RD. Тепер робот витрачає від 2 до 5 секунд на кожен крок. При спільній роботі з Hitachi Ltd. модель WL-10R знаходить своє продовження і в іншому варіанті - WHL-11 (Waseda Hitachi Leg-11). У WHL-11 був доданий комп'ютер і гідравлічний привід.

Як ми розуміємо, роботи вже навчилися ходити, говорити ... А ось головною подією була поява WASUBOT (абревіатура від WAseda SUmitomo roBOT) від того ж Ішіро Като. WASUBOT - це робот-музикант, який грає на піаніно. Фотографія, представлена ​​на малюнку, обійшла весь світ.

З тих пір пройшло багато часу. Роботи навчилися думати, ходити, говорити, бачити, чути і навіть самонавчатися. Думаю, читали новина про те, що в Китаї робота навчають кун-фу. При цьому додатково при такому "навчанні" можна удосконалити чіткість рухів механізмів та приводів.

Сучасні комп'ютерні технології дозволяють поліпшити системи управління. Сучасні хіміки створюють відмінні полімерні матеріали, які можуть бути замінником шкіри. При цьому в такі матеріали можна вбудовувати електроніку. Так що в "Термінаторі-4" може грати вже не Шварценеггер, а реальний термінатор.

Висновок

І на закінчення хочу зупинитися на одній із сучасних розробок в області крокуючих роботів: "Крокуюча крісло" під кодовою назвою WL-16 створено спільно з Tmsuk, фірмою з виробництва роботів. Дві його "ноги" приводяться в рух за допомогою 12 приводів, що працюють від акумуляторної батареї. Робот може носити людини, що важить до 60 кілограм. Цей крокуючий робот, спеціально пристосований до перенесенні людей. Його творці стверджують, що за допомогою робота інваліди зможуть пересуватися по сходах або по нерівній поверхні. Творець робота АМСУ Таканіші - 45-річний професор університету Васеда в Японії - каже, що все життя мріяв створити машину, схожу на героя мультика з його дитинства. Машина здатна підлаштовуватися під наїзника і рухатися гладкою ходою, навіть якщо сидиш на ній людина совається в кріслі. Сам Таканеші воліє називати своє дітище "крокуючим кріслом", і сподівається створити технологічне підмога для інвалідів - крісло, кероване джойстиком і здатне пересуватися по сходах. За словами директора Tmsuk Йоічі Такамото, для побудови працюючої моделі на підставі нинішнього прототипу знадобиться близько двох років.

Як сказав герой відомого фільму: «Я прийшов не розповісти, як усе закінчиться - я прийшов сказати, що все тільки починається».

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.referat.ru/