Một trong những mục tiêu của robot hình người là hình dáng của robot dựa trên cấu trúc cơ thể con người. Và điều đó kéo theo những khó khăn nhất định, điển hình như làm thế nào để robot di chuyển giống con người - trên hai chân. Một số nhà khoa học đang tìm những hướng mới để thực hiện điều đó.

Các nghiên cứu này tập trung vào việc làm thế nào để cho robot nắm bắt các đối tượng với bàn tay và cân bằng trên đôi chân của chúng.

Christian Ott và nhóm của ông tại Trung tâm Không gian vũ trụ Đức, Viện Robotics và Cơ điện tử đã phát hiện ra một cách để giữ cho robot cân bằng trên hai chân bằng cách sử dụng các nguyên tắc nắm bắt từ Robot.

Như trong đoạn video được công bố tại Hội nghị quốc tế IEEE-RAS Robot Humanoid-2011 ở Bled, Slovenia, cho thấy cách tiếp cận mới cho phép các Biped DLR, một con robot hai chân trên cơ sở hệ thống KUKA, giữ cân bằng đôi chân của mình trên sàn nhà, thậm chí khi chịu một cú đá từ phía các nhà nghiên cứu hay sự va chạm từ một quả bóng rổ tương đương 5kg. Bạn có thể thử điều này!

Quá trình này được tiến hành mà không cần robot điều chỉnh tư thế nhiều. Khi chịu ảnh hưởng của lực đẩy từ bên ngoài, việc điều chỉnh mô-men xoắn của các khớp xương được tiến hành để chống lại sự xáo trộn. Hãy tưởng tượng bạn đang đứng và ai đó bắt đầu đẩy bạn. Bạn phản ứng bằng cách tăng áp lực dồn về bàn chân trước của bạn. Bằng cách này, robot sẽ có thể điều chỉnh tư thế để đảm bảo sự cân bằng một cách hoàn toàn tự nhiên.

Đó là chính xác những gì mà Biped DLR làm: sử dụng một bộ điều khiển cân bằng để điều chỉnh trọng tâm một cách phù hợp.

Ngày nay, hầu hết các robot hình người đi bằng hai chân dựa trên một phương pháp tiếp cận cân bằng khác nhau, được gọi là Zero Point Moment (ZMP). Nó được ra đời vào khoảng giữa những năm 1980 và được sử dụng bởi các robot nổi tiếng, chẳng hạn như ASIMO và WABIAN-2. Với ZMP, robot dựa vào cảm biến lực trên đôi chân của mình và kiểm soát thông tin phản hồi qua một vòng lặp liên tục để điều chỉnh vị trí và giữ cân bằng.

Ott và đồng nghiệp tiếp cận giải quyết các vấn đề mà không cần cảm biến ZMP và bàn chân. Kỹ thuật của họ sử dụng phương pháp robot thực hiện khi nắm bắt một vật, xem xét cùng một lúc một lực lượng mong muốn và mô-men xoắn cho phép của robot để khôi phục lại vị trí ban đầu và định hướng khi bị xáo trộn.

Quy trình hoạt động có thể mô tả như sau: Đầu tiên, nó sử dụng một thuật toán tối ưu hóa tính toán lượng lực cần thiết ở mỗi điểm để trung hòa các nhiễu loạn. Sau đó, nó quyết định làm thế nào để di chuyển các khớp điều khiển mô-men xoắn của robot để tạo ra các lực. Và kết quả là sự cân bằng của robot.

Rõ ràng bước tiếp theo cần làm là giữ cân bằng trong khi đi bộ. Thách thức đặt ra là phương pháp này hiện đang sử dụng một tập hợp hữu hạn các điểm tiếp xúc được xác định trước, nhưng các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng họ có thể mở rộng nó đến một mô hình tổng quát hơn. Và họ nói rằng nó có thể được áp dụng cho robot một chân và nhiều chân.

Một số nhà nghiên cứu vẫn còn hoài nghi rằng các robot hai chân sẽ làm việc, nhưng những tiến bộ như trên sẽ cho phép robot càng ngày càng tiến gần hơn đến cuộc sống thực.

Đức Tuyên (theo IEEE Spectrum)

Số 132 (11/2011)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay