Neuer technischer Ansatz für mehr humanoide Roboter
Eine Intervallsteuerung (IC, intermittent control) verwendet eine Folge parametrierter Steuerungsbahnen, deren Parameter sporadisch mit Rückmeldung eingestellt werden. Das von der EU finanzierte ROBOTICS-Projekt schlug eine spezifische Robotik-Implementierung des IC-Modells vor und argumentierte, dass dies ein wertvolles Element sei, das bei aktuellen Roboter-Systemen fehle. Die Projektpartner implementierten ein IC-Modul, um Simulationen durchzuführen. Sie validierten die Architektur auf einem physischen System, auf welchem das Modul in Echtzeit auf einem humanoiden Roboter läuft. Er hat zwei Beine mit sechs aktivierten Freiheitsgraden: drei in der Hüfte, einer im Knie und zwei im Knöchel. Erkenntnisse zeigen, dass IC ein natürliches und effektives Kontrollparadigma in einem Roboterkontext sein kann. In Gegenwart von Aktoren, Sensoren, Systemen und Einschränkungen, ist zentrale Unempfindlichkeit ein geeigneter Steuermechanismus vor allem, wenn das Fabrikmodell oder Sensorablesungen unzuverlässig und / oder verzögert sind, was für ‚weichen‘ Roboter in der Regel der Fall ist. Das IC-Paradigma wurde weiter untersucht und durch Datenanalyse menschliche Teilnehmer unterstützt. Wissenschaftler führten über die Rolle der verschiedenen Sinnesorgane wie Gelenkposition, Muskellänge und räumliche Orientierung weiter aus, um die erforderlichen Steuerkoeffizienten zu konstruieren. Sie sammelten Daten eines Menschen, der ein Gleichgewichtsaufgabe durchführte. Um den Zustand des Teilnehmers zu messen und zwischen den sensorischen Modalitäten zu differenzieren, zeichnete das ROBOTICS Team Daten in einem Human-in-the-Loop-Set-up auf. Datenanalysen zeigen, dass IC eine deterministische Erklärung von linearen und restlichen Komponenten der menschlichen Haltungskontrolle ohne Injektion von zufälligem Rauschen bietet. Durch Implementierung der Steuerung des Humanoiden mit einem intermittierenden Open-Loop-Intervall, replizierten die Projektmitglieder die modale Frequenz, die die menschliche motorische Steuerung aufweist. Sie zeigten, dass dieser Roboter weniger empfänglich für Systemstörungen ist, wenn die Reglerverstärkungen entweder zu niedrig oder zu hoch sind. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Intervallsteuerung relevant und nützlich ist. Dank ROBOTICS wird das autonome Roboter-Design von dem vorgeschlagenen IC Modell profitieren. Es kann Europa an die Spitze der Entwicklung marktfähiger bionischer Roboter bringen.
Schlüsselbegriffe
Roboter, Humanoide, menschliche Motorsteuerung, intermittierende Steuerung, ROBOTICS
