인기호가 발행되었습니다! 산동대학교 Li Yibin 교수 팀은 간단하고 기동성이 뛰어난 바퀴 달린 복합 로봇을 개발했습니다.
인류는 고대부터 다양한 야생 지형에 적응할 수 있는 이동 메커니즘 개발을 꿈꿔왔습니다. 바퀴형 모바일 플랫폼은 동작 안정성과 이동 효율성이 좋지만 거친 지형에서 이동하기 어렵습니다. 다리 및 다리가 있는 로봇은 지형 적응성과 이동 유연성이 좋지만 이동 안정성과 에너지 효율성이 개선될 여지가 있습니다.
바퀴 운동과 다리 및 발 운동의 장점을 결합하기 위해 바퀴-다리 복합 운동 메커니즘이 탄생했습니다. 일반적인 휠 및 다리 복합 메커니즘에는 주로 특수 모양의 휠(예: RHex), 스포크 휠(예: Whegs), 변형 휠(예: OmniWheg), 시리즈 휠 다리(예: Wheeled-ANYmal) 등이 포함됩니다. 그림 X와 같습니다.
그림 1 일반적인 바퀴다리 복합 로봇
최근 산동대학교 리이빈 교수, 일본 리츠메이칸대학교 마 슈겐 교수, 중국과학원 선양 자동화연구소 류진궈 교수, 지장연구소 콩링위 부연구원팀이 새로운 유형을 개발했다. Q-Whex라는 이름의 바퀴 달린 복합 로봇의 모습그림 2와 같습니다.
사진 2 Q-Whex 로봇
Q-Whex는 바퀴 달린 이동 플랫폼처럼 평지에서도 원활하게 이동할 수 있으며, 발이 달린 로봇처럼 섀시 높이보다 높은 장애물도 오를 수 있습니다. 다른 바퀴 달린 복합 이동 로봇과 비교하여 Q-Whex는 표 1에서 볼 수 있듯이 모션 부드러움, 메커니즘 복잡성 및 제어 난이도 측면에서 장점을 가지고 있습니다.
표 1 Q-Whex와 다른 유형의 바퀴 달린 복합 이동 로봇 간의 비교
▍간단한 메커니즘과 편리한 제어
논문에 나온 Q-Whex 로봇은 길이 277.5mm, 너비 204.8mm, 높이 39.5mm, 자중 2.4kg, 2.65kg의 하중으로 전진 속도 0.44m/s에 도달할 수 있습니다. Q-Whex는 본체와 6개의 동형 섹터 모양 반륜 구동 시스템으로 구성됩니다. 제어 회로, IMU, 배터리, 카메라가 몸통 내부에 통합되어 있습니다. 바퀴 다리 구조의 구동 모터도 몸통 내부에 배치됩니다. 팬 중앙에 연결되어 회전합니다. 부채꼴 가장자리가 지면에 닿으면 바퀴 모양의 가장자리가 지면에 닿으면 다리형 장애물 극복 효과를 얻을 수 있습니다.Q-Whex의 제작 및 조립은 그림 3과 같이 매우 간단합니다. 모터와 몸통 내부의 구성 요소는 두 개의 탄소 섬유판 사이에 설치되며 각 섹터 모양의 하프 휠도 탄소 섬유판으로 만들어집니다.
Q-Whex의 모션 제어도 매우 쉽습니다. 각 섹터 모양의 반바퀴가 연속적으로 회전합니다. 왼쪽 섹터 모양의 반바퀴와 오른쪽 섹터 모양의 반바퀴의 속도 차이를 제어하여 조향이 가능합니다. 로봇의 각 부채꼴 반바퀴 사이의 회전 각도를 제어하여 위상차를 통해 다양한 보행을 생성할 수 있습니다. 그림 4는 Q-Whex의 네 가지 일반적인 보행을 보여줍니다.
▍바퀴와 다리 조합, 등반 및 장애물 극복
Q-Whex는 삼각형 보행을 채택하여 그림 5와 같이 바퀴 달린 이동 플랫폼처럼 평지에서도 부드럽게 이동할 수 있습니다.
Q-Whex는 그림 6과 같이 눈, 얼음, 자갈 및 기타 표면도 쉽게 처리할 수 있습니다.
대칭보행을 이용하면 그림 7과 같이 32도 경사를 오르내릴 수 있습니다.
그림 7 32도 경사면의 Q-Whex
그림 8과 같이 연속 계단을 오를 수 있습니다.
사진 8 Q-Whex 연속 계단 오르기
그림 9와 같이 다양한 험난한 지형도 문제가 되지 않습니다.
그림 9 거친 지형에서 달리는 Q-Whex
▍대칭구성으로 뒤집힐 염려가 없습니다
Q-Whex 로봇의 구조설계는 전후, 좌우, 상하 3방향 대칭형 구성을 채택하고 있어 이동 시 전후, 전후 차이가 없습니다. 로봇이 운전 중 실수로 전복된 경우에도 "뒤집기" 구성으로 계속 전진할 수 있으므로 복잡한 환경 이동 시 위험과 사고에 대한 탁월한 보험 및 내결함성을 갖습니다. 그림 10은 로봇이 등반 과정에서 전복된 후 "백업" 자세로 등반을 완료한 것을 보여줍니다.
사진 10 Q-Whex는 전복 후에도 계속 주행할 수 있습니다
▍온보드 카메라, 원격 감지
Q-Whex 로봇에는 소형 카메라 장비가 설치되어 수집된 이미지를 WiFi 또는 4G 네트워크를 통해 실시간으로 원격 운영자에게 전송할 수 있습니다. 따라서 Q-Whex는 그림 11과 같이 무인 탐지 작업을 수행할 수 있습니다.
그림 11 Q-Whex는 원격 감지를 위해 온보드 카메라를 사용할 수 있습니다.
그림 12와 같이 원격으로 고양이를 놀릴 수도 있습니다.
사진 12 Q-Whex와 고양이
Q-Whex는 본질적으로 새로운 바퀴-다리 복합 이동성 개념으로, 독립적으로 구동되는 6개의 섹터 모양 반바퀴의 지속적인 회전과 상호 위상 조정에서 파생됩니다. 이 개념은 산업 검사, 물류 운송, 현장 감지 등에 필요한 모바일 플랫폼에 적용될 수 있습니다. 실제 적용 요구 사항에 따라 적절한 구성과 크기를 선택해야 합니다. 로봇은 복잡한 인식이나 제어 전략을 채택할 필요가 없으며 구조와 제어가 단순하여 시스템의 견고성과 신뢰성이 향상됩니다.
논문의 첫 번째 저자는 Shandong University의 부연구원 Zhang Guoteng입니다. 이메일:
guoteng@email.sdu.edu.cn.
문서 링크:
https://doi.org/10.1002/rob.22186
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기계력 보고서 편집자: 우신(Wu Xin) 국내판 휴머노이드 로봇+대형 모델팀이 옷 접기 등 복잡하고 유연한 재료의 작업 작업을 처음으로 완료했습니다. OpenAI 멀티모달 대형 모델을 접목한 Figure01이 공개되면서 국내 동종업체들의 관련 진전이 주목받고 있다. 바로 어제, 중국의 "1위 휴머노이드 로봇 주식"인 UBTECH는 Baidu Wenxin의 대형 모델과 긴밀하게 통합되어 몇 가지 흥미로운 새로운 기능을 보여주는 휴머노이드 로봇 WalkerS의 첫 번째 데모를 출시했습니다. 이제 Baidu Wenxin의 대형 모델 역량을 활용한 WalkerS의 모습은 이렇습니다. Figure01과 마찬가지로 WalkerS는 움직이지 않고 책상 뒤에 서서 일련의 작업을 완료합니다. 인간의 명령을 따르고 옷을 접을 수 있습니다.
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다음 10가지 휴머노이드 로봇이 우리의 미래를 형성하고 있습니다. 1. ASIMO: Honda가 개발한 ASIMO는 가장 잘 알려진 휴머노이드 로봇 중 하나입니다. 높이 4피트, 무게 119파운드의 ASIMO는 복잡한 환경을 탐색하고 인간과 상호 작용할 수 있는 고급 센서와 인공 지능 기능을 갖추고 있습니다. ASIMO의 다재다능함은 장애인 지원부터 이벤트 프레젠테이션 제공까지 다양한 작업에 적합합니다. 2. 페퍼(Pepper): 소프트뱅크 로보틱스가 만든 페퍼는 인간의 사회적 동반자가 되는 것을 목표로 한다. 표현력이 풍부한 얼굴과 감정을 인식하는 능력을 갖춘 Pepper는 대화에 참여하고, 소매업 환경을 돕고, 교육 지원도 제공할 수 있습니다. 피망
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