расширенный поиск
  Home >> Новости и обзоры >> Не реализованные мечты - часть 1 (Опыт создания антропоморфного робота) Вход | Регистрация  | Корзина   
   Новости и обзоры
   Новости  
RSS Новости
   Статьи
   Выставки роботов
   Игры про роботов
   Фильмы о роботах
   Книги про роботов
   Искусственный интеллект
   Мастерская
   Товар дня:
Robosapien 8083
Robosapien 8083
Цена 4800 руб. »
   Последние темы в форуме:
Robosapien 8083
Кто отремонтирует AIBO?
Робот-Танк с видеокамерой - новое поколение игровых роботов
Роботы-футболисты бросят вызов людям к 2050 году
Ищу возможных деловых партнёров
Нужен партнёр по технической части в Москве
Скинте оптовый прайс
Робот-пылесос RV-10 отчет по эксплуатации
Нужен робот!
Ищем авторов статей и модераторов форума


Подписаться на новости,
введите ваш e-mail:
Теги:

<< Назад

3 Января 2008 года
Не реализованные мечты - часть 1 (Опыт создания антропоморфного робота)

Мы решили запустить цикл статей по не реализованным или малоизвестным проектам в области робототехники. Многие из них были очень интересными и содержали инновационные идеи, если мы не расскажем о них сегодня — скорее всего завтра о них полностью забудут.

Сегодня мы рассмотрим проект АРНЭО — многообещающий андройдный робот, разработка дошла до уровня готовых прототипов — но к сожалению дальше дело не пошло. Сейчас уже трудно определить в чем было дело — мы слышали версии о отмывании денег через этот проект и о том что на каком-то этапе из за внутренних конфликтов команда разработчиков отказалась работать дальше. К сожалению правду мы уже не узнаем.

В области робототехники последнее десятилетие отмечено устойчивым ростом интереса к созданию человекоподобных (антропоморфных) шагающих роботов. Интерес этот связан прежде всего с тенденцией создания безлюдных технологий с элементами искусственного интеллекта как в гражданской, так и в военной областях, а также персонального робота -партнера человека. Наибольших успехов в этом направлении добились фирмы Японии. Их многолетняя целенаправленная работа позволила создать ряд образцов роботов с поразительными характеристиками и возможностями.

Работы в этом направлении ведутся и в России, хотя и менее интенсивно. Одним из предприятий имеющих собственные разработки антропоморфного робота является Санкт-Петербургское ОАО «Новая ЭРА». Результатом работы сектора робототехники этого предприятия за последние два года было создание в 2002 году сначала полномасштабного макета робота АРНЭ-01, а затем, в 2003 году, двух роботов АРНЭ-02, которые впервые представлены на Военно-Морском салоне в июне того же года в Санкт-Петербурге.

На этапе работ по созданию макета АРНЭ-01 решались следующие основные задачи:
- проверка геометро-кинематических параметров компоновки;
- проверка конструктивных решений элементов опорно-двигательного аппарата;
- поиск и проверка вариантов технологии изготовления несущих элементов
конструкции;
- проверка и отработка систем программного управления движением;
- проверка систем электропривода;
- моделирование и отработка на макете различных вариантов походки робота;
- разработка и адаптация ПО управления различными подсистемами робота;
- подготовка кадров.
Состав макета робота АРНЭ 01:
1 Несущая оболочковая конструкция с элементами силового электропривода в шарнирах.
2 Силовой электропривод на базе двигателя постоянного тока мощностью 10Вт с волновым редуктором, энкодера, потенциометрического датчика положения исполнительного органа, драйвера и двухканального унифицированного контроллера KR1-04, разработанного ОАО «НоваяЭРА».
3 Система управления на базе ПК.
4 Блок вторичных источников электропитания и блок коммутации.
5 Система технического зрения с одной (в перспективе – двумя) цветными видеокамерами.
6 Система контроля устойчивости, включающая блоки тактильных датчиков на каждойстопе, а также блок гироскопов и датчиков линейных ускорений.


Несущая оболочковая конструкция макета выполнена из полиамида. Подвижные сочленения элементов конструкции реализованы 1, 2 и 3-х степенными шарнирами с независимым приводом по каждой координате. Двадцать шесть электроприводов макета позволяют выполнять программное перемещение в пространстве (ходьбу), движение руками, захват предметов схватом кисти рук и ее поворот, ориентацию видеокамер по азимуту и углу места. Питание осуществляется от внешнего источника постоянного тока +24 В, 10 А. Габариты робота АРНЭ 01: 1375х635х400 мм, вес – 32,6 кг, число степенейподвижности – 26.


Экспериментальные работы с макетом позволили проверить основные конструктивные и технологические решения, опробовать программное обеспечение, промоделировать варианты походки и программного перемещения конечностей, проверить статическуюустойчивость.
Определены оптимальные по критериям устойчивости значения параметров ходьбы: величина шага – 60мм; скорость прямолинейного перемещения – 0,3м/мин; темп ходьбы – 4 шага/мин.
Необходимо отметить, что все исследования проводились в области статической походки с чередованием двухопорного и одноопорного состояния макета робота. Величина шага, скорость перемещения и манипуляций конечностями ограничивались мощностьюприводовиисточниковпитания.
На основе приобретенного опыта удалось сформулировать основные технические требования к полномасштабным роботам АРНЭ-02. При их создании основное внимание было сосредоточено на повышении энерговооруженности и на поиске решений в области дизайна внешнего облика. Некоторым изменениям подверглась и кинематическая схема. Изготовлено два практически идентичных экземпляра робота – АРНЭО и АРНЭЯ, отличающиеся толькоцветовым оформлением и тембром голоса.
Учитывая различную требуемую мощность в шарнирах нижних и верхних конечностей, атакжеусловиякомпоновки, были разработаныиизготовленыдватипоразмера приводов. Они состоят из трехфазного вентильного двигателя оригинальной конструкции с условным диаметром 50 и 70 мм мощностью 16 и 60Вт [1], покупного волнового редуктора с передаточным отношением 110 и 160 соответственно и оптоэлектронного датчика положения ротора (энкодера). Это позволило сконструировать компактные 1,2 и 3-х степенные шарниры с независимым приводом по каждой координате. В состав робота входят 20 силовых вентильных привода и 8 миниатюрных приводов постоянноготока (такжесвстроеннымиредукторами).
Кинематическая схема представлена на рис.3. В отличие от макета, плечевые шарниры получили по одной дополнительной степени подвижности, а два поясных шарнира удалены и их функции частично переданы бедренным шарнирам. Изменилась конструкция схватов. Пяти палый схват имеет раздельный привод большого и группы остальныхчетырех, движущихсясинхронно, пальцев.


Состав робота АРНЭ-02:

1. Несущая оболочковая конструкция с элементами силового электропривода в шарнирах;

2. Силовой электропривод на базе трехфазного вентильного двигателя с волновым редуктором, энкодера, потенциометрического датчика положения исполнительного органа, драйвера и двухканального унифицированного контроллера KR1-04.

3. Система управления на базе ПК.

4. Блок вторичных источников электропитания и блок коммутации.

5. Система технического зрения с цветной аналоговой ПЗС видеокамерой и радиоканалом связи с управляющим ПК.

6. Система контроля устойчивости, включающая блоки тактильных датчиков на каждойстопе, блок гироскопов и датчиков линейных ускорений.

7. Речевой процессор с радиоканалом связи с управляющим ПК и встроенными в оболочку головыдинамиками.

8. Система голосового управления с внешним радиомикрофоном.

9. Радиоканал Blue ToothTM связи с управляющим ПК через интерфейс RS232.

10. Блок автономного питания.

11. Элементы диагностики и индикации.

Система управления имеет пять уровней [2]. Пятнадцать управляющих контроллеров на процессорах DSP56F805 фирмы Motorola связаны в общую сеть CAN. Элементы первых трех и частично четвертого уровня управления входят в состав робота, остальные реализованы внешним ПК.


Конструкция робота разработана в трехмерном графическом редакторе Solid Works 2001, что позволило изготовить несущие оболочковые элементы из стеклонаполненного полиамида методом прототипирования (процесс MDM) на установке SS2500+. Во внутренних полостях конечностей размещены контроллеры и драйверы силового электропривода; в грудной полости -блок гироскопов и датчиков линейных ускорений, контроллеры тактильных датчиков и управляющие, блок коммутации, блок вторичных источников питания, радиоканал Blue ToothTM и элементы индикации.



Видеосистема, речевой процессор, динамики и привод ориентации видеокамер скрыты в головной части под прозрачным экраном. В съемной панели спины установлены аккумуляторы блока автономного питания 24 В, емкостью 22А*ч, обеспечивающего 30 минут работы. Приведём некоторые параметры робота АРНЭ 02: габариты – 1235 х 520 х 315 мм, вес – 65 кг, число степеней подвижности – 28. Внешний вид робота АРНЭ 02 представлен на рис. 4 (фотография), анарис.5 – егокомпьютернаямодель.
Применение новых силовых приводов в шарнирах позволило значительно увеличить диапазон угловых перемещений конечностей и, тем самым, расширить кинематические возможности робота. Экспериментально получены следующие параметрыходьбы:
-величинашага – 140 мм; -скорость прямолинейного перемещения – 0,8 м/мин;
-темпходьбы – 6 шагов/мин.
Изменения, внесенные в кинематическую схему верхних конечностей, сделали их более подвижными, а новый вариант кистевого схвата позволяет захватывать и удерживатьцилиндрическиепредметыдиаметром 20 – 70 ммивесомдо 0,5 кг. Система технического зрения может распознавать цветные объекты, вычислять их координаты в системе координат видеокамеры и определять положение робота относительно реперных точек. Система голосового управления распознает команды оператора, переданные по радиомикрофону, и формирует управляющее задание. В настоящее время можно распознать около 20 различных команд. Речевой процессор содержит в своей памяти ряд сообщений предупреждающего характера и используется для повышения безопасности работы с роботом. Кроме того, он транслирует принятые по радиоканалу сообщения (фразы) синтезированные управляющим ПК. Демонстрация роботов на Военно-Морском салоне в Санкт-Петербурге привлекла внимание широкого круга посетителей и прошла успешно. Однако в условиях ограниченного времени, не удалось полностью отработать систему динамической устойчивости и задействовать все пять уровней системы управления. Поэтому заявленное участие наших роботов в чемпионате мира RoboCup 2003, который проводился в Италии, ограничилось их заочной презентацией.


Подводя итог проделанной работы, можно положительно оценить полученные результаты. В короткий срок удалось создать работоспособную конструкцию с привлекательным дизайном, и тем самым, обеспечить базу для отработки программного обеспечения, проверки новых принципов управления и всевозможных идей, а также для совершенствования элементов самого робота.
Следует подчеркнуть, что создание роботов в ОАО «Новая ЭРА» проводилось в тесном сотрудничестве с представителями технических университетов Санкт-Петербурга, с привлечением аспирантов и студентов старших курсов к решению конкретных задач. Это дало возможность: студентам – получить хорошую практику и приобрести опыт работы; научным сотрудникам – проверить свои наработки и новые идеи, аполученные результаты использоватьвучебном процессе.


СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ
1 DSP Controlled Drives with Embedded Permanent Magnet Synchronous Motors for Biped Walking Robot. D.D.Mordovchenko, A.V.Iakovlev, A.G.Mikerov, A.N.Doroshenko, V.V.Djankhotov. Proceedings of St.Petersburg IEEE Chapters, 2003, pp 78-81. SPb ETU “LETI” Publishing House.
2 Станкевич Л.А., Тихомиров В.В. Управление устойчивой походкой антро¬поморфного робота. Труды XIV НТК «Экстремальная робототехника». – СПб.: СПбГТУ, 2003.
3 Д.Д. Мордовченко, Л.А. Станкевич, А.В. Яковлев. Опыт разработки антропоморфных роботов и программ-агентов по футболу роботов на фирме «Новая ЭРА», Санкт-Петербург. Тезисы доклада на семинаре «Робототехника и мехатроника». – М.: изд-во «Новыетехнологии», 2004.




Комментарии к новости (0): Чтобы иметь возможность оставить комментари, вы должны залогиниться

Перейти в форум для обсуждения этой новости

<< Назад

= SAPE X =




Robosapien 8081 в наличии!

Для борьбы с некачественными подделками на роботов Robosapien установлены минимальные розничные цены.

Робот динозавр Плео в наличии. Доставка по РФ ЕМС Почтой РФ.

Робот Mahru: танцы телеприсутствия

Family Nanny Robot — интеллектуальный домашний помощник



  Контакты
Координаты
Сотрудничество
Вакансии
Конкурентам
тел.: +7 (499) 340-30-35
   241-510-938