80915 SN grudzien 069

Z MIEJSCA NA MIEJSCE

Aby, pozostając w spoczynku, zachować pozycję pionową, robot powinien utrzymywać swój środek ciężkości dokładnie w środku podstawy (i). Czujniki orientacji określają kierunek pionowy, następnie robot porównuje go ze swoją bieżącą orientacją. Poruszając się, urządzenie balansuje środkiem ciężkości. Aby przemieścić się z jednego punktu na płaszczyźnie do drugiego, kula obraca się w kierunku przeciwnym do zamierzonego celu (2), lekko przechylając robota w zadanym kierunku w taki sposób, by zainicjować ruch. Następnie kula obraca się w kierunku ruchu (3) i dzięki temu przyśpiesza maszynę. Dopóki robot porusza się ze stałą prędkością, jego orientacja jest bliska pionowej (4). Podjęcie akcji odwrotnej musi spowodować opóźnianie ruchu ballbota (5), a następnie robot przygotowuje się do hamowania (6). W końcu robot staje i zachowuje pion (7).

botem w dowolnej chwili. Obliczenia te główny komputer robota przeprowadza setki razy na sekundę.

Kiedy trzeba utrzymać ballbota w pozycji pionowej w bezruchu, system sterujący stara się jak najmniejszym wysiłkiem sprawić, by robot się nie przechylał. W przypadku, gdy maszyna ma się przemieścić - automatycznie obraca kulą tak, aby ustalić przechył robota umożliwiający przyśpieszenie jego ruchu w żądanym kierunku. Gdy maszyna zbliża się do pozycji docelowej, kula automatycznie zmienia kierunek obrotu na wsteczny przez zmianę przechyłu robota, a następnie dąży do ustabilizowania pozycji pionowej [ramka powyżej].

Najlepszy przyjaciel człowieka?

doświadczenia z bezprzewodowym sterowaniem naszego robota już się zaczęły. Planujemy też zamontować na nim dwa ramiona oraz głow'ę, która nie dość, że pomoże w utrzymywaniu równowagi, to będzie też wyposażona w system stereowizyjny. Rozważamy również instalację wielu innych czujników, tak aby znacznie zwiększyć au-tonomiczność robota. Naszym celem jest zrozumienie, jak tego typu maszyna może sprawdzić się w środowisku człowieka, wyręczając go w codziennych pracach. Chcielibyśmy w końcu porównać funkcjonalność ballbota - bezpieczeństwo i zdolność nawigacji - z typowymi robotami. Sądzimy nawet, że urządzenia na klasycznych platformach napędowych w konfrontacji z rzeczywistością okażą się ślepą uliczką w rozwoju robotyki.

Nie tylko nasz zespół pracuje nad robotami o chodzie dynamicznym. Inne grupy naukowców zbudowały maszyny dwukołowe, w których dynamicznie stabilizowany jest kierunek przechyłu, a kierunek obrotu - statycznie. Cho-

JESU CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ

ciąż roboty te, w przeciwieństwie do ballbota, nie potrafią poruszać się we wszystkich kierunkach, też mogą okazać się bardzo sprawne, zwłaszcza poza budynkiem.

Być może bipody humanoidalne będą miały przewagę nad ballbotami, przede wszystkim dlatego że umieją przemieszczać się po schodach - wszak naukowcy na całym świcie intensywnie pracują nad rozwojem tego typu złożonych i bardzo często kosztownych urządzeń. Tymczasem my widzimy, że same ballboty dostarczają interesującego materiału do badań współpracy robotów mobilnych z ludźmi w ich naturalnym otoczeniu.    ■

One Is Enough! Tom Lauwers, George Kantor i Ralph Hollis; Robotics Research: The Twelfth International Symposium; Springer Tracts in Advanced Robotics (w druku).

A Dynamically Stable Single-Wheeled Mobile Robot with lnverse Mouse-Ball Drive.

T.B. Lauwers, G.A. Kantor i R.L. Hollis; Proceedings ofthe 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA ’06); W2006.

Inventing Accuracy: A Historical Sociology of Nuclear Missile Guidance. Reprint. Donald MacKenzie; MIT Press, 1993.

Ballbot (z demonstracyjnymi filmami video): www.msl.ri.cmu.edu/projects/ballbot/

Roboty socjalne: www.palantir.swarthmore.edu/GRACE/

Żyroskopy optyczne: http://leoss.feri.uni-mb.si/dip_vedran.html

Regulator liniowo-kwadratowy: http://en.wikipedia.org/wiki/Linear-quadratic_regulator

Akcelerometry: www.designnews.com/article/CA294124.html

GRUDZIEŃ 2006 ŚWIAT NAUKI 59