किंवदंती को याद रखें: बोस्टन डायनेमिक्स से बिगडॉग कैसे काम करता है

बिगडॉग व्यापक रूप से ज्ञात होने वाला पहला बोस्टन डायनेमिक्स रोबोट था। कई मायनों में, यह वह था जिसने अपनी कंपनी के निर्माता का "नाम" बनाया। सेना के लिए एक रोबोट, जिसे सेना ने छोड़ दिया, और पहला बोस्टन डायनेमिक्स रोबोट, जिसे डेवलपर्स ने कैमरे पर लात मारी।

अब परियोजना ने इसे समाप्त कर दिया है, लेकिन यह कंपनी के बाद के घटनाक्रमों का आधार बन गया है - चीता और नया स्पॉट, वीडियो जिसके साथ यह तेज़ी से वायरल हो गया।

आज हम बिगडॉग डिवाइस को उसके डेवलपर्स के शब्दों से समझने की कोशिश करेंगे। लेखकों ने मूल लेख 2008 में वापस प्रकाशित किया, लेकिन यह अभी भी (प्रकार) रूसी में अनुवाद नहीं किया गया है। यह रोबोट के मुख्य घटकों और एल्गोरिदम के बारे में बताता है जो इसके चाल को समन्वित करता है।

बिगडॉग परियोजना का लक्ष्य मोटे तौर पर भू-भाग में जाने की क्षमता के साथ पैरों के साथ खड़े अकेले उपकरणों का निर्माण है। उन्हें मौजूदा पहिएदार और ट्रैक किए गए वाहनों से बेहतर होना चाहिए। एक आदर्श प्रणाली उस जगह पर जानी चाहिए जहां कोई व्यक्ति या जानवर जा सकता है, घंटों चला सकता है और अपने ईंधन और पेलोड के रूप में वजन ले जा सकता है। वह न्यूनतम मानवीय हस्तक्षेप और नियंत्रण के साथ इलाके को पार करने के लिए पर्याप्त स्मार्ट है।

बिगडॉग रोबोट द्वारा बनाए गए इन लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए कई कदम उठाने में मदद की, हालांकि अभी भी बहुत काम करना बाकी है।

बिगडॉग में ऑन-बोर्ड सिस्टम हैं जो बिजली, बिजली, पर्यावरण डेटा संग्रह, निगरानी और संचार प्रदान करते हैं। बिजली की आपूर्ति वाटर-कूल्ड टू-स्ट्रोक ICE द्वारा की जाती है, जो लगभग 15 hp प्रदान करता है। यह एक पंप चलाता है जो रोबोट पैरों के फिल्टर के लिए फिल्टर, मैनिफोल्ड, बैटरी की एक प्रणाली के माध्यम से हाइड्रोलिक तेल बचाता है। एक्ट्यूएटर्स दो-चरण वाले सर्वो वाल्वों द्वारा नियंत्रित कम घर्षण वाले हाइड्रोलिक सिलेंडर हैं। प्रत्येक एक्ट्यूएटर में सेंसर होते हैं जो संयुक्त स्थिति और ताकत की निगरानी करते हैं। प्रत्येक पैर में 4 हाइड्रोलिक एक्ट्यूएटर होते हैं जो जोड़ों को खिलाते हैं। बिगडॉग बॉडी पर चढ़ा एक हीट एक्सचेंजर तेल को ठंडा करता है, और एक रेडिएटर स्थिर संचालन के लिए इंजन को ठंडा करता है।


बिगडॉग के प्रमुख डिजाइन तत्व

ऑन-बोर्ड कंप्यूटर बिगडॉग के व्यवहार को नियंत्रित करता है, सेंसर को नियंत्रित करता है और रिमोट ऑपरेटर के साथ संचार के लिए जिम्मेदार है। यह प्रदर्शन विश्लेषण, त्रुटि विश्लेषण और परिचालन समर्थन के लिए इंजीनियरिंग डेटा की एक बड़ी मात्रा को भी रिकॉर्ड करता है।

बिगडॉग में लगभग 50 सेंसर हैं। जड़त्वीय सेंसर शरीर की स्थिति और त्वरण को मापते हैं, संयुक्त सेंसर आर्टिकुलर एक्चुएटर्स की गति और शक्ति को मापते हैं। ऑन-बोर्ड कंप्यूटर इन सभी सेंसर से जानकारी संसाधित करता है ताकि यह अनुमान लगाया जा सके कि रोबोट कैसे घूम रहा है। सेंसर का एक अन्य समूह बिगडॉग होमियोस्टेसिस को नियंत्रित करता है: हाइड्रोलिक दबाव, प्रवाह और तापमान, इंजन की गति, आदि।

ऑन-बोर्ड कंप्यूटर निम्न-और उच्च-स्तरीय निगरानी कार्य करता है। एक निम्न-स्तरीय प्रणाली सर्वोस की स्थिति और जोड़ों में पोषण को नियंत्रित करती है। उच्च-स्तरीय आंदोलन के दौरान शरीर की गति, स्थिति और ऊंचाई को विनियमित करने के लिए पैरों की स्थिति का समन्वय करता है। यह स्थिर गति सुनिश्चित करने के लिए जमीन के साथ बातचीत की शक्ति को भी ट्रैक करता है।

बिगडॉग में कई मोशन ऑप्शन हैं। वह उठ सकता है, क्राउच कर सकता है, रेंगती हुई चाल के साथ चल सकता है, चल सकता है, एक समय में केवल एक पैर उठा सकता है, ट्रॉप और सरपट कर सकता है। रेंगने वाली चाल के साथ गति एक lynx के लिए 0.2 m / s, 1.6 m / s, चलने के लिए - 2 m / s (प्रयोगशाला स्थितियों में, अधिकतम गति सूचक 3.1 m / s) था। इसके अलावा, रोबोट 1.1 मीटर कूद सकता है।

बिगडॉग आमतौर पर एक मानव ऑपरेटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो आईपी रेडियो के माध्यम से रोबोट से जुड़ी एक नियंत्रण इकाई के साथ काम करता है। ऑपरेटर आंदोलन और गति का उच्च-स्तरीय नियंत्रण प्रदान करता है। वह रोबोट को इंजन को शुरू करने या रोकने, खड़े होने, नीचे बैठने, चलने या रन पर जाने का आदेश भी दे सकता है।

[रोबोट के लिए स्वायत्त नेविगेशन एल्गोरिदम को कैसे विकसित किया गया, इसके बारे में आप यहां पढ़ सकते हैं]

एक स्टीरियो विजन सिस्टम और लिडार को रोबोट में एकीकृत किया गया। जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी द्वारा विकसित स्टीरियो विजन सिस्टम में स्टीरियो कैमरा, कंप्यूटर और विजुअल सॉफ्टवेयर की एक जोड़ी होती है। इसका उपयोग रोबोट के सामने परिदृश्य का 3 डी आकार प्राप्त करने और अपना रास्ता खोजने के लिए किया जाता है। लिडार की जरूरत है ताकि बिगडॉग अतिरिक्त ऑपरेटर आदेशों के बिना किसी व्यक्ति का अनुसरण कर सके।

नियंत्रण नियंत्रित करें

मानव गति से आगे बढ़ने के लिए, बिगडॉग एक गतिशील संतुलित ट्रॉट गैट का उपयोग करता है। यह पार्श्व गति और त्वरण का उपयोग करके संतुलन करता है, जो जड़त्वीय सेंसर के साथ संयोजन में पैरों के कथित व्यवहार से निर्धारित होता है।

बिगडॉग नियंत्रण प्रणाली बुनियादी पोस्टुरल कमांडों का जवाब देते हुए, रोबोट की कीनेमेटीक्स और जमीनी प्रतिक्रियाओं का समन्वय करती है। नियंत्रक अपनी असर क्षमता का अनुकूलन करने के लिए पैरों के बीच लोड वितरित करता है। अंगों पर लंबवत भार जितना संभव हो सके रखा जाता है, और अलग-अलग पैर घर्षण को कम करने के लिए कूल्हों पर निर्देशित जमीन-आधारित प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करते हैं।

अंगों के बीच संचार के लिए जिम्मेदार गैट समन्वय एल्गोरिथ्म पैरों की गति को ट्रिगर करता है। यह एक वर्चुअल लेग मॉडल द्वारा समन्वित है। सामान्य बिगडॉग वॉक कंट्रोल स्कीम का प्रतिनिधित्व निम्न प्रकार से किया जा सकता है:


बिगडॉग वॉकिंग कंट्रोल पैटर्न

हमने किसी न किसी इलाके के लिए वॉकिंग एल्गोरिदम विकसित किया और रोबोट पर परीक्षण करने से पहले उन्हें भौतिक मॉडलिंग में परीक्षण किया। एक सिम्युलेटेड रोबोट 60 डिग्री तक के कोण पर ढलान के साथ चलता है। इसके आंदोलन की एल्गोरिथ्म इस बात पर निर्भर करती है कि यह सपाट सतह पर है या ढलान पर। इसके अलावा, यह रास्ते में अप्रत्याशित बाधाओं को ध्यान में रखता है, जैसे कि पत्थर या गड्ढे।


शारीरिक मॉडलिंग का उपयोग गैट एल्गोरिदम को विकसित करने के लिए किया गया था।

नियंत्रण प्रणाली आर्टिकुलर सेंसर से जानकारी का उपयोग करके यह निर्धारित करती है कि "पैर" वर्तमान में जमीन पर हैं और प्रत्येक अंग और ड्राइव पर भार का निर्धारण करते हैं। राज्य एल्गोरिदम शरीर की स्थिति को नियंत्रित करता है, जमीन के संपर्क में पैरों की प्रतिक्रिया बलों के साथ अंगों के किनेमैटिक्स का समन्वय करता है। राज्य एल्गोरिथ्म एक असमान सतह पर पैरों के सही आंदोलन को लागू करता है। यह आपको जमीन के सापेक्ष शरीर के मोड़, कदम और ऊंचाई को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, जिससे बिगडॉग को इलाके की धारणा के उच्च स्तर के सेंसर के बिना परिदृश्य परिवर्तनों के अनुकूल होने में सक्षम बनाता है।

बिगडॉग दो तरह से इलाक़े को अपनाता है। यह शरीर की ऊंचाई और दृष्टिकोण को परिदृश्य को नियंत्रित करता है और नियंत्रित करता है कि आपके पैर कहां रखें। ढलान से उतरते और उतरते समय, रोबोट का शरीर झुकता है। खड़ी ढलान (45 डिग्री से अधिक) रोबोट चाल को सही करके और छोटे चरणों का उपयोग करके रोबोट पर काबू पा लेता है।

लेख के अंत में, लेखक बिगडॉग टीम के सभी 23 लोगों को धन्यवाद देते हैं और भविष्य के लिए अपनी योजनाओं को साझा करते हैं: रोबोट शरीर को मजबूत करने के लिए, बिगडॉग को स्वायत्त बनाने और इसे शांत करने के लिए (गैसोलीन इंजन मोटरसाइकिल की तरह शोर करता है)। अंतिम बिंदु, जैसा कि समय ने दिखाया है, एक गंभीर समस्या बनी हुई है।

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