Quando si cammina in un luogo affollato, gli umani in genere non pensano a come evitare di scontrarsi l'uno con l'altro. Siamo costruiti per utilizzare una gamma di competenze complesse necessarie per eseguire questi tipi di movimenti apparentemente semplici.

Ora, grazie ai ricercatori della Cockrell School of Engineering dell'Università del Texas ad Austin, i robot potrebbero presto essere in grado di sperimentare funzionalità simili. Luis Senti, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale e Ingegneria Meccanica, e il suo team nello Human Centered Robotics Laboratory hanno dimostrato con successo un nuovo approccio all'equilibrio umano in un robot bipede.

Il loro approccio ha implicazioni per i robot che vengono utilizzati in tutto, dalla risposta alle emergenze alla difesa all'intrattenimento. Il team presenterà il proprio lavoro questa settimana alla Conferenza Internazionale 2018 sui Robot e Sistemi Intelligenti (IROS2018), la conferenza di punta nel campo della robotica.

Traducendo un'abilità dinamica fisica umana chiave, il mantenimento dell'equilibrio di tutto il corpo, in un'equazione matematica, il team è stato in grado di utilizzare la formula numerica per programmare il loro robot Mercury, che è stato costruito e testato nel corso di sei anni. Hanno calcolato che il margine di errore necessario affinché la persona media perda l'equilibrio e cada quando cammina per essere una figura semplice:2 centimetri.

"Essenzialmente, abbiamo sviluppato una tecnica per insegnare ai robot autonomi come mantenere l'equilibrio anche quando vengono colpiti inaspettatamente, o viene applicata una forza senza preavviso, "Sentis ha detto. "Questa è un'abilità particolarmente preziosa che noi umani usiamo spesso quando ci muoviamo tra grandi folle".

Sentis ha affermato che la loro tecnica ha avuto successo nel bilanciare dinamicamente sia i bipedi senza controllo della caviglia che i robot umanoidi completi.

Il movimento dinamico simile al corpo umano è molto più difficile da ottenere per un robot senza controllo della caviglia rispetto a uno dotato di azionato, o articolato, piedi. Così, il team di UT Austin ha utilizzato un efficiente controller per tutto il corpo sviluppato integrando rotatori (o coppie) coerenti con il contatto che possono inviare e ricevere dati in modo efficace per informare il robot sulla migliore mossa possibile da fare in risposta a una collisione. Hanno anche applicato una tecnica matematica, spesso utilizzata nell'animazione 3D per ottenere movimenti dall'aspetto realistico da personaggi animati, nota come cinematica inversa, insieme ai controller di posizione del motore di basso livello.

Mercurio potrebbe essere stato adattato alle esigenze specifiche dei suoi creatori, ma le equazioni fondamentali alla base di questa tecnica nella nostra comprensione della locomozione umana sono, in teoria, universalmente applicabile a qualsiasi ricerca robotica e di intelligenza artificiale incorporata (AI) comparabile.

Come tutti i robot sviluppati nel laboratorio di Sentis, il bipede è antropomorfo, progettato per imitare il movimento e le caratteristiche degli umani.

"Abbiamo scelto di imitare il movimento umano e la forma fisica nel nostro laboratorio perché credo che l'intelligenza artificiale progettata per essere simile agli umani dia alla tecnologia una maggiore familiarità, " Sentis ha detto. "Questo, a sua volta, ci renderà più a nostro agio con il comportamento robotico, e più possiamo relazionarci, più facile sarà riconoscere quanto potenziale ha l'IA per migliorare le nostre vite."

La ricerca è stata finanziata dall'Office of Naval Research e UT, in collaborazione con Apptronik Systems, una società di cui Sentis è co-fondatore.