Per implementare la telesistenza degli esseri umani sul robot umanoide iCub, abbiamo condotto ricerche in diverse direzioni, sfruttando diverse tecnologie che combinano le capacità fondamentali di locomozione e manipolazione del robot con sistemi di realtà virtuale.
iCub 3 e il sistema Avatar
“Diamo agli esseri umani
la capacità di esistere altrove
attraverso avatar robotici umanoidi”
la capacità di esistere altrove
attraverso avatar robotici umanoidi”
iCub 3
È alto 125 cm e pesa 52 kg. Possiede in totale 54 gradi di libertà compresi quelli delle mani completamente articolate e degli occhi.
iCub 3 è dotato di sensori di forza/coppia a sei assi, sensori tattili che agiscono come una pelle artificiale sulla parte superiore del braccio e sulle mani. È dotato di due telecamere, un microfono su entrambe le orecchie e un altoparlante dietro la copertura del viso. Una serie di LED definisce le espressioni facciali del robot.
I robot umanoidi possono emulare molte delle capacità umane. La manipolazione, la deambulazione, la visione e l'udito sono le capacità e i sensi percettivi comuni che i robot umanoidi possiedono. Inoltre, la forma simile a quella umana dei robot umanoidi si adatta meglio all'ambiente umano, rendendoli così buoni candidati per svolgere compiti al posto dell'uomo.
I robot umanoidi possono quindi rappresentare una valida soluzione per tutti quegli scenari in cui la manutenzione remota e la risposta alle emergenze richiedono un'interazione fisica tra gli operatori della conoscenza e l'ambiente circostante.
Il nostro obiettivo è quindi quello di fornire agli esseri umani la capacità di telesistenza attraverso il robot umanoide iCub, implementando sistemi avanzati di teleoperazione. Questi sistemi di teleoperazione ci permettono di trasferire i movimenti umani in termini di locomozione e manipolazione sul robot umanoide iCub. Ricerchiamo e implementiamo sistemi di teleoperazione efficaci per l'industria e per gli scenari di emergenza.
Come
Ricerca sul controllo motorio dei robot umanoidi
Per trasferire, o più tecnicamente per ritarare, i movimenti umani sul robot umanoide, è necessario implementare su iCub le capacità fondamentali di controllo motorio. Lavoriamo sul cosiddetto controllo di coppia del corpo intero e miriamo a dare al robot capacità di bilanciamento, locomozione e manipolazione che possano essere teleoperate dall'uomo. Per raggiungere questo obiettivo, applichiamo gli strumenti fondamentali della teoria del controllo.
Bilanciamento del corpo intero
L'uso di tecniche di controllo con linearizzazione a retroazione, inquadrate nel contesto dell'ottimizzazione della programmazione quadratica, porta all'emergere di comportamenti di equilibrio per i robot umanoidi. In questi casi, il robot utilizza l'intero corpo per bilanciarsi, rispettando l'interazione uomo-robot.
Camminare con tutto il corpo
L'uso di tecniche di controllo predittivo inquadrate nel contesto dell'ottimizzazione della programmazione quadratica porta all'emergere di comportamenti di camminata per il robot umanoide. Anche in questo caso, il robot utilizza l'intero corpo per realizzare il compito di camminare.
Saltare con tutto il corpo
Sebbene l'hardware di iCub non sia ottimizzato per il salto, abbiamo applicato tecniche di controllo con linearizzazione del feedback, ancora inquadrate nel contesto dell'ottimizzazione della programmazione quadratica, per far saltare il robot umanoide. In scenari di emergenza, la capacità di salto può essere fondamentale per saltare gli ostacoli e recuperare e bilanciare rapidamente.
Bilanciamento
Camminata
Salto
Integrazione di dispositivi per la realtà virtuale
Per consentire a un essere umano di esistere in un altro luogo, dobbiamo trasferire alcune delle capacità umane sul robot umanoide (ad esempio, camminare, manipolare) e dare alcuni dei sensi del robot all'essere umano (ad esempio, udito, vista).
Per questi motivi, stiamo lavorando all'integrazione di diversi sistemi di realtà virtuale per ottenere questo trasferimento.
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