Zaawansowana kontrola robotów
Projekt "Bringing human neuromotor intelligence to robots" (H2R) zajął się połączeniem technik uczenia maszynowego z zaawansowaną teorią sterowania w celu opracowania mechanizmów sterowania silnikami robotów naśladujących ruchy ludzkiego ciała, wykorzystując do tego techniki modelowania i inne narzędzia analityczne. Prace projektu H2R rozpoczęto od zbadania kluczowych mechanizmów umożliwiających dostosowywanie ruchów ciała ludzkiego do dynamicznych warunków otoczenia: siły i oporu. Zastosowano sygnały elektromiograficzne w celu lepszego poznania mechanizmów aktywacji mięśni oraz doskonalenia sterowania ruchem, oporem i siłą w robotach. Po zbadaniu, w jaki sposób ludzie dostosowują trajektorie impedancji i ruchu w celu wykonywania zadań i identyfikacji przedmiotów, uczestnicy projektu H2R opracowali algorytm do robotycznej identyfikacji dotykowej, optymalny model impedancji do generowania trajektorii oraz adaptacyjny algorytm do koordynacji wielu różnych manipulatorów. Algorytmy te można stosować w różnych robotach, aby poprawić ich zdolności kontroli. Przeszły one testy na robocie egzoszkieletowym wykorzystywanym w rehabilitacji ludzi. Ponadto przetestowano je na robocie iCub, który jest człekokształtnym robotem zbudowanym w ramach finansowanego ze środków UE projektu RobotCub. Po modelowaniu i analizie algorytmy te zmodyfikowano pod kątem zastosowania w robotach mobilnych. Uczestnicy projektu opracowali kontrolę adaptacyjną dla kołowego systemu wahadła odwróconego, a także umożliwili kontrolowanie wielu różnych manipulatorów mobilnych chwytających sztywny przedmiot w deformowanym środowisku roboczym. Opracowano również nowe metody pozwalające zmniejszyć obciążenie obliczeniowe oraz poprawić śledzenie elektromiograficznego sterowania telerobotem. Opracowane algorytmy do adaptacji trajektorii przyczyniły się do ulepszenia zdolności sensorycznych robotów w zakresie postrzegania przedmiotów i manipulowania nimi bez użycia czujników siły. Przeprowadzono też doświadczenia mające na celu zwiększenie sprawności stawów nóg robotów przy wykonywaniu ruchów kopiących. Wyniki projektu H2R upowszechniano poprzez liczne seminaria, odczyty, programy współpracy badawczej, wizyty badaczy i wymiany z innymi instytutami w Europie i Chinach. Działania projektu umożliwiły stworzenie biomimetycznych technik sterowania robotami przetestowanych na robotach egzoszkieletowych, robotach człekokształtnych i manipulatorach robotów. Zastosowanie tych technik w robotach osobistych przyszłości umożliwi ich bezpieczną i niezauważalną integrację w naszym codziennym życiu, nawet w nieznanych środowiskach dynamicznych. Technologie H2R przyniosą korzyści europejskiej branży robotyki, której wartość ma wynieść w 2015 15 mld USD.
Słowa kluczowe
Zaawansowana teoria sterowania, modelowanie, kontrola siły, kontrola impedancji, identyfikacja dotykowa, elektromiografia, algorytm adaptacyjny, egzoszkielet, rehabilitacja, człekokształtny, ruchomy robot, telerobot
