Жонглирующий робот

Робот-жонглёр — робот, предназначенный для успешного выполнения отскокового или жонглирования бросками. Роботы, способные к жонглированию, разрабатываются и строятся как для повышения и проверки понимания человеческих движений, так и для изучения принципов жонглирования и робототехники. В роботах-жонглёрах могут использоваться датчики для управления движением рук или манипуляторов, либо физические методы — такие как направляющие или воронкообразные устройства для контроля траектории предметов. Поскольку настоящее жонглирование требует использования большего количества предметов, чем имеется рук, многие устройства, описываемые как способные к жонглированию, на самом деле не выполняют его в полном смысле этого слова.

Жонглирование отскоками

Робот для жонглирования бросками, способный выполнять более чем двухпредметное жонглирование в виде колонн, был создан сравнительно недавно. Однако первые эксперименты относятся к 1970-м годам, когда Клод Шеннон построил первого робота-жонглёра, трёхпредметного жонглёра отскоками, из конструктора Erector Set[1]. «Жонглирование отскоками проще реализовать, чем бросками, так как мячики перехватываются в самой верхней точке траектории, когда они движутся медленнее всего». В машине Шеннона исправление ошибок происходило за счёт использования направляющих треков на «руках» устройства[1]. К 1992 году Кристофер Г. Эткесон и Стефан К. Шааль из Технологического института Джорджии создали похожего пятимячного робота-жонглёра для жонглирования отскоками[2].[1] Машина Шеннона, оформленная как и названная в честь В. К. Филдса, использовала чаши с канавками/направляющие вместо датчиков или обратной связи. Шеннон также сформулировал теорему о жонглировании.

В 1989 году Мартин Бюлер, П.Дж. Киндлеман и Даниэль Е. Кодитшек создали однопружинную установку, обладающую одной вращающейся перекладиной, перераспределяющей движение из одной стороны в другую и отбивающей два предмета в фонтане произвольной продолжительности.

Продолжая исследования в лаборатории Кодитшека, Альфред А. Рицци и коллеги создали жонглёра «The Buehgler»[3][1]. Этот трёхмерный робот мог отбивать два шарика для настольного тенниса в пространстве при помощи одной ракетки. Эксперимент показал возможность длительной автономной работы: непрерывный жонглирующий прогон превышал четыре с половиной часа. Демонстрационное видео размещено на YouTube.

Жонглирование бросками

В начале 1990-х гг. Сакагути и др. (1991) и Миязаки (1993) сконструировали однорукого робота для жонглирования двумя мячиками во фонтане, использовавшего руку с двумя степенями свободы и неуправляемой воронкообразной «кистью»[4]. Кизаки и Наками (2012) разработали скоростную манипуляторную систему с активными пальцами, способную многократно жонглировать двумя мячами во фонтане[5]. Плёгер и др. (2020) добились устойчивого двухмячного жонглирования в колонне в течение 33 минут с помощью четырёхступенчатого роботизированного манипулятора, использующего воронкообразную «ладонь» и методы обучения с подкреплением[6][7].

К 2011 году студенты кафедры автоматического управления Чешского технического университета в Праге сконструировали пятимячного жонглирующего робота с вертикальным и горизонтальным движением рук, колечковидными «ладонями» и корзиной, инициирующей броски и повторно запускающей мячики при неудаче[8][9].

Disney Research занимается созданием робота, способного к парному жонглированию, с целью повышения интерактивности между посетителями и механизированными персонажами[10][11].

Контактное жонглирование

Контактное жонглирование встречается среди роботов реже, как и среди людей. В 2010 году студенты-бакалавры Северо-Западного университета создали робота, способного перекатывать диск с направляющей канавкой от центра по краю к центру противоположной стороны по восьмеркообразной вращающейся траектории[12].

Примечания

Литература