Человекоподобные роботы Kengoro и Kenshiro

Роботы Kengoro и Kenshiro, описанные в журнале Science Robotics, могут выполнять замечательно человекоподобные движения и могут служить моделью, помогающей ученым разрабатывать лучшие манекены и протезные конечности, а также лучше понимать загадочную внутреннюю работу движущегося человеческого тела.
Исследователи разрабатывали человекоподобных роботов в течение многих лет, каждый из которых становился более продвинутым, чем последний, — но есть все еще ряд элеметов для разработки, как писали авторы исследования.
«Ограничение обычных гуманоидов заключается в том, что они были разработаны на основе теорий обычного машиностроения, механики, электроники и информатики», — отметили авторы исследования.
Частично это объясняется тем, что обычные роботы часто изготовлены из жестких деталей, тогда как человеческие тела (кроме их скелетов) изготовлены из более гибких материалов, таких как кожа, мышцы и хрящ, что дает им большую гибкость и адаптируемость к непредсказуемой среде.
Традиционные роботы, добавленные автором исследования, обычно строятся с учетом конкретного приложения — например, для повседневной работы или реагирования на стихийные бедствия.
«Напротив, наша цель — разработать гуманоида, основанного на человеческих системах, включая костно-мышечную структуру, сенсорную нервную систему и методы обработки информации в мозге, для поддержки научно-ориентированных целей, таких как более глубокое понимание внутренних механизмов людей «, — писали ученые.
Такой робот может помочь исследователям лучше понять, как работают наши собственные тела, предоставив им реальную модель для экспериментов.
«Особенности, важные для улучшения гуманоидов, скрыты за структурой и движениями людей», — пишут они. «Следовательно, мы включили элементы, которые похожи на элементы человеческой костно-мышечной системе».
Для разработки Kengoro и Kenshiro ученые использовали человеческие статистические данные, чтобы дать роботам больше гуманоидных пропорций, как в распределении масс, так и в размере каждой части тела. Они создали структуру скелета и сухожильные системы привода, которые должны быть похожими на соединения мышц и сухожилий в организме человека.
У людей есть 548 степеней свободы в их суставах, что обеспечивает замечательный и сложный диапазон движения; по словам авторов, если вы оставите лицо и руки, по-прежнему останутся колоссальные 419 градусов свободы.
Стандартные осевые человекоподобные роботы, такие как ASIMO (известные для игры в футбол с президентом Обамой) или HRP-2 (которые соревновались в DARPA Robotics Challenge в Помоне в 2015 году), имеют гораздо меньше совместных степеней свободы: около 27-55, авторы исследования писали.
Но сухожильные роботы, такие как Kengoro и Kenshiro, с их человекоподобными костно-мышечными структурами, имеют примерно вдвое больше, от 55 до 114 совместных степеней свободы. Kenshiro имеет 64 степени свободы, благодаря множественным суставам позвоночника (структурированным в человекоподобный S-кривой) и более гуманоидному коленному суставу. У Кенгоро есть 114 степеней свободы — или 174, если вы включите все суставы в руках.