Итальянский институт технологий (IIT) продемонстрировал первый в мире успешный вертикальный взлет человекоподобного робота с использованием реактивного ранца. Робот, получивший название iRonCub MK3, поднялся в воздух на высоту около 50 сантиметров (20 дюймов) во время испытания, видеозапись которого была опубликована на YouTube 18 июня. В ходе теста робот удерживался страховочным подвесом, что позволило успешно продемонстрировать запуск по заданной траектории с точным отслеживанием.
В основе силовой установки iRonCub MK3 лежат четыре реактивных двигателя. Два из них встроены в руки робота, а еще два установлены на реактивном ранце за его спиной. Эта система является развитием платформы iCub3, усовершенствованной версии робота iCub. В соответствующем исследовании iRonCub MK3 описывается как «первый в своем роде реактивный летающий робот-гуманоид, предназначенный для взлета».
Для обеспечения полета базовая конструкция iCub3 подверглась значительным модификациям. Инженеры добавили несущие монтажные кронштейны для крепления реактивного ранца и установили новый титановый позвоночник, способный выдержать возросшие нагрузки. Для защиты от огня, который был проблемой в предыдущих версиях, шасси оснастили термостойкими панелями и кожухами. Также был изменен угол наклона сопел для улучшения стабильности в полете и отвода выхлопных газов от корпуса робота.
Прочность конструкции была подтверждена с помощью анализа методом конечных элементов (Finite Element Method, FEM). В ходе стресс-теста на кронштейны реактивных двигателей прикладывались осевые нагрузки в 750 ньютонов, что в три раза превышает пиковую тягу каждой турбины. Температура выхлопных газов двигателей превышает 600 градусов по Цельсию (1112 градусов по Фаренгейту), что потребовало тщательного подхода к обеспечению безопасности.
Главной технической задачей стала координация всех суставов робота и тяги двигателей для предотвращения нестабильности, которая могла бы привести к отклонению от курса или опрокидыванию. Для решения этой проблемы был разработан сложный полетный контроллер под названием Linear Parameter Varying Model Predictive Control (MPC). Эта система в реальном времени вычисляет оптимальные положения суставов и настройки дроссельной заслонки двигателей. Из-за высоких рисков вся система сначала была многократно протестирована в компьютерных симуляциях.
Платформа iCub3 позволяет осуществлять дистанционное управление роботом. Оператор использует шлем виртуальной реальности (VR), напоминающий нашлемный дисплей (HUD), а также другое специализированное оборудование для контроля над действиями iRonCub MK3.
Исходный робот iCub, на базе которого создан летающий прототип, был впервые представлен в 2009 году консорциумом европейских университетов RobotCub. Робот высотой 1 метр (3 фута) и весом 22 килограмма (49 фунтов) имеет узнаваемый детский облик с гладкой и блестящей головой. На протяжении последних 16 лет платформа iCub служила испытательным стендом для исследований в области человеческого познания и искусственного интеллекта.
Достижение IIT открывает новые возможности для летающих человекоподобных роботов, выходя за рамки традиционного наземного передвижения. Одной из ключевых сфер применения является поисково-спасательная деятельность. Робот сможет перемещаться по завалам зданий и затопленным территориям, расчищать обломки, находить и, возможно, эвакуировать пострадавших.
Другое потенциальное применение — обслуживание инфраструктуры. iRonCub MK3 сможет выполнять ремонтные работы в труднодоступных для человека местах, например, под пролетами мостов. Благодаря своей конструкции он также способен безопасно работать в опасных средах с ядерными или химическими утечками, где присутствие людей невозможно.
В дальнейших планах исследовательской группы — совершенствование полетного контроллера. Основная цель — научить систему справляться с внешними возмущениями, такими как порывы ветра и другие неблагоприятные погодные условия, чтобы обеспечить надежную работу робота в реальных сценариях.
Изображение носит иллюстративный характер
В основе силовой установки iRonCub MK3 лежат четыре реактивных двигателя. Два из них встроены в руки робота, а еще два установлены на реактивном ранце за его спиной. Эта система является развитием платформы iCub3, усовершенствованной версии робота iCub. В соответствующем исследовании iRonCub MK3 описывается как «первый в своем роде реактивный летающий робот-гуманоид, предназначенный для взлета».
Для обеспечения полета базовая конструкция iCub3 подверглась значительным модификациям. Инженеры добавили несущие монтажные кронштейны для крепления реактивного ранца и установили новый титановый позвоночник, способный выдержать возросшие нагрузки. Для защиты от огня, который был проблемой в предыдущих версиях, шасси оснастили термостойкими панелями и кожухами. Также был изменен угол наклона сопел для улучшения стабильности в полете и отвода выхлопных газов от корпуса робота.
Прочность конструкции была подтверждена с помощью анализа методом конечных элементов (Finite Element Method, FEM). В ходе стресс-теста на кронштейны реактивных двигателей прикладывались осевые нагрузки в 750 ньютонов, что в три раза превышает пиковую тягу каждой турбины. Температура выхлопных газов двигателей превышает 600 градусов по Цельсию (1112 градусов по Фаренгейту), что потребовало тщательного подхода к обеспечению безопасности.
Главной технической задачей стала координация всех суставов робота и тяги двигателей для предотвращения нестабильности, которая могла бы привести к отклонению от курса или опрокидыванию. Для решения этой проблемы был разработан сложный полетный контроллер под названием Linear Parameter Varying Model Predictive Control (MPC). Эта система в реальном времени вычисляет оптимальные положения суставов и настройки дроссельной заслонки двигателей. Из-за высоких рисков вся система сначала была многократно протестирована в компьютерных симуляциях.
Платформа iCub3 позволяет осуществлять дистанционное управление роботом. Оператор использует шлем виртуальной реальности (VR), напоминающий нашлемный дисплей (HUD), а также другое специализированное оборудование для контроля над действиями iRonCub MK3.
Исходный робот iCub, на базе которого создан летающий прототип, был впервые представлен в 2009 году консорциумом европейских университетов RobotCub. Робот высотой 1 метр (3 фута) и весом 22 килограмма (49 фунтов) имеет узнаваемый детский облик с гладкой и блестящей головой. На протяжении последних 16 лет платформа iCub служила испытательным стендом для исследований в области человеческого познания и искусственного интеллекта.
Достижение IIT открывает новые возможности для летающих человекоподобных роботов, выходя за рамки традиционного наземного передвижения. Одной из ключевых сфер применения является поисково-спасательная деятельность. Робот сможет перемещаться по завалам зданий и затопленным территориям, расчищать обломки, находить и, возможно, эвакуировать пострадавших.
Другое потенциальное применение — обслуживание инфраструктуры. iRonCub MK3 сможет выполнять ремонтные работы в труднодоступных для человека местах, например, под пролетами мостов. Благодаря своей конструкции он также способен безопасно работать в опасных средах с ядерными или химическими утечками, где присутствие людей невозможно.
В дальнейших планах исследовательской группы — совершенствование полетного контроллера. Основная цель — научить систему справляться с внешними возмущениями, такими как порывы ветра и другие неблагоприятные погодные условия, чтобы обеспечить надежную работу робота в реальных сценариях.
