29 ноября на Международной выставке роботов в Токио (IRE-2017) компания Toyota представит гуманоидного робота третьего поколения T-HR3. Это новейший представитель семейства Partner Robot, полностью контролируемый через систему виртуальной реальности.
Первые роботы этой серии дебютировали ещё в 2005 году на World EXPO. Они играли на музыкальных инструментах, впечатляя точностью движений миниатюрных суставов, однако их действия были строго запрограммированы. За двенадцать лет изменились не только возможности самих роботов, но и методы управления ими.
Отдавать команды T-HR3 исключительно просто: он точно повторяет движения оператора, как в фильме «Аватар». Для этого человек облачается в шлем (HTC Vive) и перчатки виртуальной реальности. Так он контролирует движения кистей робота и видит словно его глазами.
Полное управление роботом достигается за счёт своеобразного экзоскелета. Он представляет собой дополнительный комплект носимых датчиков и сервоприводов, закреплённых на подвижных соединениях вдоль рук и ног человека. Вместе они позволяют оператору чувствовать положение робота и контролировать степень прикладываемых им усилий.Общая масса управляющей системы составляет 170 кг, а самого робота – 75 кг. При росте 154 см с ним удобно взаимодействовать другим людям. Связь между роботом и оператором осуществляется через помехозащищённый канал.
Созданная в Toyota система копирующих манипуляторов с силовой обратной связью получила название MMS (Master Maneuvering System). На стороне оператора она состоит из 29 модулей (Torque Servo Modules), разработанных при участии Tamagawa Seiki и Nidec Copal Electronics.
Каждый модуль закрепляется в районе своего сустава. Он обеспечивает обратную связь и непосредственно передаёт управляющие команды роботу. Выполняют их шестнадцать актуаторов, схему расположения которых можно увидеть на рисунке ниже. Избыточность модулей TSM по отношению к актуаторам робота обеспечивает его быструю и точную реакцию на действия оператора.
Также T-HR3 может ходить, пока подключённый к нему человек остаётся в кресле. Для демонстрации более сложных движений ног и разворотов корпуса оператору всё же потребуется встать. Поскольку суставы человека и робота устроены по-разному, инженерам Toyota пришлось предусмотреть ограничительные механизмы, оставляющие амплитуду движений в пределах допустимой.
В частности, ограничены перекрёстные движения рук выше середины предплечья. Отчасти так происходит из-за того, что вся система обратной связи получилась довольно громоздкой. Асаны высшего уровня с ней явно не примешь, а вот делать эффектные спортивные и танцевальные движения можно запросто!
Впрочем, робойога и не была целью разработки T-HR3. Он создавался для апробации базового управления через VR-систему и с прицелом на безопасное взаимодействие людей с машинами. Генеральный директор Partner Robot Division Акифуми Тамаоки считает, что управление через виртуальную реальность с обратной связью уже в ближайшие годы будет широко использоваться в самых разных областях робототехники – от ведения домашнего хозяйства до работы в космосе.
Автор статьи: Андрей Васильков
