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Grobe Skizze: "Wir haben einen Roboter geschaffen, der sich wie eine Person bewegt

2021

"Unser Roboter mit dem Namen Achilles ist der erste, der auf biologisch genaue Weise läuft. Das bedeutet, dass er sich nicht nur wie eine Person bewegt, sondern auch Befehle an die Beine sendet, wie dies das menschliche Nervensystem tut.

Jedes Bein hat acht Muskeln - Kevlar-Gurte, die an einem Ende an einem Motor und am anderen am Plastikskelett befestigt sind. Wenn sich der Motor dreht, zieht er am Gurt und ahmt die Art und Weise nach, wie sich unsere Muskeln zusammenziehen. Einige Muskeln von Achilles erstrecken sich von der Hüfte oder dem Oberschenkel bis zum Unterschenkel, so dass sie Kräfte bis zum Ende der Extremität übertragen können. Dies ermöglicht es uns, die meisten Motoren in die Hüften und Oberschenkel zu stecken. Wenn Sie sie hoch anbringen, bleibt der Unterschenkel leicht, sodass er schnell wie der Unterschenkel eines Menschen schwingen kann.

Beim Menschen senden Neuronen in der Wirbelsäule rhythmische Signale aus, die unsere Beine steuern. Es ist wie ein Metronom, und sensorisches Feedback von den Beinen verändert das Tempo. Ihr Gehirn kann einschreiten, um Korrekturen vorzunehmen, aber es steuert nicht explizit jeden Muskel, weshalb Sie im Grunde genommen laufen können, ohne darüber nachzudenken. Für unseren Roboter steuert ein Computerprogramm, das von einem externen PC ausgeführt wird, die Bewegung auf ähnliche Weise. Bei jedem Schritt sendet der Computer ein Signal, um einen Hüftmuskel zu beugen und den anderen zu dehnen. Der Computer ändert das Timing dieser Signale basierend auf der Rückmeldung der Beinlast- und Winkelsensoren. Ein ähnliches Steuersystem behandelt die unteren Muskeln.

Die Modellierung menschlicher Bewegungen hat Anwendungen außerhalb der Robotik. Es könnte uns auch helfen zu verstehen, wie sich Menschen zum Beispiel nach Rückenmarksverletzungen erholen. Aber unser Roboter ist immer noch ein sehr vereinfachtes Modell - er hat keinen Oberkörper und kann kein komplexes Gelände bewältigen. Anfangs hatten wir auch ein Problem mit den rutschenden Füßen. Wir haben über verschiedene Gummisorten nachgedacht, um den Füßen mehr Halt zu geben, aber schließlich wurde uns klar, dass es bereits eine Lösung gibt. Jetzt trägt der Roboter ein Paar Keds. "

- Theresa Klein, Ingenieurin bei der Orbital Sciences Corporation, gründete Achilles als Doktorandin an der University of Arizona

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