ECCEROBOT

Konzorcijum evropskih laboratorija za robotiku razvija humanoidnog robota kopiranjem ne samo ukupne forme ljudskog tela, već i njegovih unutrašnjih struktura: kostiju, zglobova, mišića i tetiva. Cilj ECCEROBOT projekta je stvaranje antropomimetičkog robota čije se telo kreće i interaguje sa fizičkim svetom na isti način kao i ljudska tela. Istraživači su iskoristili termoplastične polimere, elastičnu užad, i druge mekane i fleksibilne materijale da naprave torzo, ruke i šake.

Jedno od potencijalnih prednosti, sudeći prema istraživačima: rukujte se sa ECCE robotom i on vam neće zgnječiti kosti u šakama.

Rezultat je fascinantan, možda i malo zastrašujući. Robot izgleda jezivo organski, sa delovima koji izgledaju kao kosti i mišići. Istraživači kažu da humanoidi napravljeni od metalnih delova i električnih motora i aktuatora imaju ograničenja u vrstama interakcije koje mogu imati sa ljudima i okolinom. Zaista, kažu oni, ova ograničenja mogu da utiču na njihovu sposobnost da spoznaju i „internalizuju“ svet oko njih.

Sada je veliki izazov razvijanje metoda za kontrolisanje tako fleksibilnih (tehnički izraz je popustljivih) robota. Istraživači kažu da im predstoji još mnogo posla oko razumevanja intrinsic šablona kretanja i modelovanja i kontrolisanja ovih pokreta. Kada naprave napredak u tom smeru, konačni cilj je da koriste robotove „ljudske“ karakteristike da bi istražili ljudske kognitivne mogućnosti.

(članak iz IEEE Spectrum Automaton časopisa)

ECCE-01

Kao rezultat ovog istraživanja, ova ideja je prepoznata od strane američkog časopisa „Popularna mehanika“, stavljajući ovaj koncept na prvo mesto među tehnološkim konceptima za 2010. godinu. Ovo je naslovna strana februarskog (2010) izdanja časopisa.

ECCEROBOT in Popular Mechanics

Uloga ETF Robotics grupe u ECCEROBOT projektu je vezana za inženjersku analizu i primenu klasičnih metoda upravljanja.

1. Model i relacije između parametara i dinamičkih karakteristika. Definisani skup dinamičkih test eksperimenata

ETF će razviti matematički model gornjeg dela tela antropomorfnog robota sa elastičnim zglobovima. Konkretno, mi ćemo izračunati relevantne dinamičke karakteristike (rekacije na različite ulazne vrednosti, spojeve između podsistema, itd.), proveriti parametre sistema, i integrisati ove podatke u model. Takođe ćemo definisati i izvesti set eksperimenata koji su odgovarajući za evaluaciju dinamičkog ponašanja sistema, uključujući i kretanje i kontaktne zadatke.

2. Klasična inženjerska kontrolna šema koja se odnosi na sistemske parametre i postavljene zadatke

ETF će definisati, implementirati i evaluirati različite strategije upravljanja primenljive na sisteme sa elastičnim zglobovima. Konkretno, istražićemo feed-forward upravljanja zasnovana na dinamičkom modelu. Naćićemo model kompleksnosti koji odgovara definisanim testovima dinamičkog ponašanjima tako što ćemo postepeno zanemarivati dinamičke efekte. Takođe ćemo istražiti upotrebu povratne sprege zasnovane na različitim pozicijama merenja: motor/aktuator, zglob, i oba. Uvešćemo povratne sile i evaluirati koncept povratne sprege da bismo našli odgovarajuću šemu kontrole. Izvešćemo analizu kontrolisanog ponašanja sistema za ograničeni skup eksperimenata (praćenje i stabilnost, reakcija na silu i elastična deformacija, rezonanca, itd.). Zatim ćemo predložiti kontrolnu strukturu u vezi sa parametrima sistema i listom zadataka, i identifikovati i kvantifikovati koristi od usaglašene aktuacije. Na kraju ćemo identifikovati eventualne probleme koji preostanu, i definisati limite predloženog pristupa.

3. Model za analizu mobilnih elastičnih zglobova robota tokom kretanja i zadataka tokom kretanja. Klasična upravljačka šema povezana sa sistemskim parametrima i zadacima.

ETF će razviti model mobilnog antropomorfnog robota sa elastičnim zglobovima korišćenjem free-flier koncepta. U prvom delu zadatka, primenićemo model na ne-kontaktno kretanje ograničeno ne-holonomičnom osnovom; Glavno pitanje je efekat ubrzanja i usporavanja (linearno i radijalno) na stav i zadate pokrete. Ovo će obuhvatiti cirkulaciju relevantnih dinamičkih karakteristika i definiciju sistemskih parametara i sistemskog ponašanja. Definisaćemo odgovarajuće feedforward kontrole, uvesti kontrolu putem povratne sprege, i ispitati potrebu i koristi od dodatnog senzorskog merenja (akcelerometri, senzori sile, žiroskopi). Zatim ćemo predložiti integrisanu strategiju upravljanja i definisati sistemske parametre, upravljačku šemu, i finalne rezultate.

U drugom delu zadatka, mi ćemo primeniti free-flier model na mobilne elastične zglobove robota u tipičnim kontaktnim zadacima. Izvršićemo procedure slične onima u prvom delu, npr. odrediti odnose sistemskih parametara (uključujući elastičnost) i ponašanja sistema (kretanje, kontaktne sile, oscilacije, itd.); identifikovati i kvantifikovati koristi usaglašene aktuacije; definisati odgovarajuće šeme upravljanja sa feedforward i komponentama povratne sprege (uključujući i podatke dobijene dodatnim senzorskim merenjima – akcelerometri, senzori sile, žiroskopi, itd.); definisaćemo parametre sistema, šemu upravljanja i realizaciju zadataka; i na kraju identifikovaćemo bilo koji preostali problem i okvire predloženog pristupa.

4. Konačna inženjerska evaluacija poslednjeg modela robota, ECCE3. Limiti sinergetske strategije kontrole povezane sa parametrima sistema i zadacima

U ovom zadatku, ETF će izvesti finalno testiranje poslednjeg modela robota, ECCE3. U ovoj fazi, mi ćemo eksperimentalno definisati limite klasičnog pristupa. Radeći unutar arhitekture upravljaćkih jedinica robota definisane na TUM-u, promovisaćemo simbiozu između klasičnog inženjerskog pristupa i alternativnog, više kognitivnog pristupa za upravljanje kroz dizajn upravljačke strategje koja koristi obe metode. Sinergetski pristup će koristiti klasičnu, na modelu zasnovanu kontrolu za neke nivoe kontrole, a poboljšaće, integrisati ili zamenti takav pristup sa kognitivnijim strategijama za druge nivoe. Tada ćemo finalizovati definiciju i evaluaciju ove nove strategije za kontrolu.

Triangular-Joint-Model---Biceps-&-TricepsCylindrical-Joint-Model---Shoulder-muscles7DOF-arm-structureECCEROBOT-i-Matlab-model

Galerija slika

Partneri i finansiranje

Seventh Framework ProgrammeFinansiranje

Projekat se finansira kroz evropski 7th Framework program, pod ICT Challenge2 „Kognitivni sistemi i robotika“.

Partneri

Konzorcijum je sastavljen od pet partnera:

University of Sussex University of Sussex
Artificial Intelligence Lab - University of Zurich

Artificial Intelligence LabUniversity of Zurich
Elektrotehnicki Fakultet - Univerzitet u Beogradu Elektrotehnicki FakultetUniverzitet u Beogradu
Robotics and Embedded Systems - Technische Universität München Robotics and Embedded SystemsTechnische Universität München
The Robot Studio

The Robot Studio