Deze robotachtige muilezel kan jouw spullen (en jou) dragen

Dit artikel maakt deel uit van onze exclusieve IEEE Journal Watch-serie in samenwerking met IEEE Xplore.

Een nuttige niche die vierpotige robots voor zichzelf lijken te hebben gevonden, althans voorlopig, is de inspectie van infrastructuur. Ze hebben licht tot matig succes gehad met het volgen van industriële locaties, het monitoren van de voortgang van de bouw en dergelijke. Wat geweldig is! Maar als je kijkt naar waar mensen historisch gezien op viervoeters voor hebben vertrouwd, is er een klein beetje situationeel bewustzijn (in de vorm van veiligheid), maar het meeste van wat deze dieren voor ons hebben gedaan is handenarbeid.

In een artikel dat vorige maand werd gepubliceerd in IEEE Robotica en automatiseringsbrievenwillen robotici van het Robotic Systems Laboratory van de ETH Zürich het feit aanpakken dat “potige robots nog steeds te zwak, traag, inefficiënt of kwetsbaar zijn om taken uit te voeren waarbij zware lasten betrokken zijn.” Hun nieuwe robot die dat allemaal niet is, is Barry, die effectief tot 90 kilogram kan dragen, zodat jij dat niet hoeft te doen.

Als je ver genoeg teruggaat, was een groot deel van de initiële financiering voor viervoetige robots die de commerciële platforms mogelijk maakten die vandaag de dag beschikbaar zijn, gekoppeld aan het idee van robotachtige lastdieren. De BigDog en LS3 van Boston Dynamics zijn speciaal ontworpen om zware lasten (tot 200 kg) over ruw terrein te vervoeren voor het Amerikaanse leger. Dit type toepassing ligt misschien voor de hand, maar de hardwarevereisten zijn uitdagend. Alle grote viervoeters van Boston Dynamics werden aangedreven door hydrauliek, die afhankelijk was van de vermogensdichtheid van benzine om te kunnen functioneren, en die uiteindelijk te complex en luidruchtig waren voor het leger om over te nemen. De huidige generatie vierpotige robots, zoals Spot en ANYmal, hebben een laadvermogen tussen de 10 en 15 kg.

Barry slaagt erin om 50 procent van de lading van de LS3 in een veel kleinere, efficiëntere en stillere vorm te vervoeren. Het is in wezen een op maat gemaakte ANYmal, waarbij gebruik wordt gemaakt van unieke, hoogefficiënte elektrische actuatoren in plaats van hydrauliek. De robot zelf weegt 48 kg en kan een ongemodelleerde lading van 90 kg aan, wat betekent dat Barry de grootte, het gewicht of de massaverdeling niet hoeft te weten van wat hij vervoert. Dat is een belangrijke mogelijkheid, omdat het de draagkracht van Barry daadwerkelijk nuttig maakt, zoals de eerste auteur van het artikel, Giorgio Valsecchi, uitlegt: “Als we de kar gebruiken, hoeven we er geen instellingen op te veranderen, ongeacht waarmee we hem laden – elke handmatige aanpassing is een knelpunt in de bruikbaarheid. Waarom zou een “slimme” robot anders zijn?” Dit maakt de draagkracht van Barry nuttig in de echte wereld, en betekent ook dat je hem zelfs kunt besturen als je wilt.

Barry: Een zeer draagbare en wendbare vierpotige robotyoutube.be

Barry’s heroïsche lading wordt mogelijk gemaakt door zijn op maat gemaakte actuatoren. Terwijl de standaardaanpak bij het ontwikkelen van aangedreven robotgewrichten bestaat uit het kiezen van de kleinste motor die het vereiste piekvermogen kan produceren, richt Barry zich in plaats daarvan op motorefficiëntie. “Het blijkt dat de ideale oplossing een zo groot mogelijke motor is”, zegt Valsecchi. “Het is een beetje contra-intuïtief, maar grotere motoren zijn efficiënter en verbruiken minder energie bij het uitvoeren van dezelfde taak. Dit resulteert in een robot met een hoger laadvermogen en lagere transportkosten.” Barry is eigenlijk behoorlijk efficiënt: met een transportkost van slechts 0,7 kan hij ruim twee uur met een lading rijden en bijna 10 km afleggen.

Het commerciële potentieel voor een robot als Barry ligt voor de hand, en Valsecchi denkt al aan verschillende gebruiksscenario’s: “het vervoeren van grondstoffen op bouwplaatsen om verwondingen te voorkomen en de productiviteit te verhogen, het dragen van uitrusting tijdens zoek- en reddingsoperaties om reddingswerkers te ontlasten… Dezelfde technologie zou kunnen worden gebruikt om een ​​looprolstoel te ontwerpen, en we hebben zelfs enkele vereisten ontvangen voor deze specifieke gebruikscasus. Toen we een robot begonnen te laten zien met een grote doos erop, beseften mensen dat er veel mogelijk was.”

Op dit moment heeft Barry nog niet veel inzicht, dus het geven van de robot de mogelijkheid om op intelligente wijze rond obstakels en over complex terrein te navigeren is een van de dingen waar de onderzoekers nu aan zullen werken. Ze beginnen ook na te denken over mogelijke commerciële toepassingen, en er lijkt een markt te zijn voor een robot als deze – verdomd, ik zou er een kopen.

Het bewaarde 200 jaar oude lichaam van de originele Barry.Foto via Wikipedia door PraktikantinNMBE en gereproduceerd onder CC BY-SA 4.0.

Barry is trouwens vernoemd naar de legendarische Sint-Bernardus die begin 19e eeuw in de Zwitserse Alpen de levens redde van meer dan veertig mensen, onder meer door ze op zijn rug in veiligheid te brengen. “Een robot kunnen besturen was een van onze ambities”, vertelt Valsecchi. “Toen we dat eenmaal konden bereiken, dacht ik dat we het goed genoeg deden om de oorspronkelijke Barry te eren door zijn naam te gebruiken, om onze visie over te brengen van wat robots zouden kunnen worden.” Barry de hond stierf in 1814 (blijkbaar neergestoken door iemand die hij probeerde te redden en die dacht dat het een wolf was), maar zijn bewaarde lichaam wordt tentoongesteld in het Natuurhistorisch Museum in Bern.

Barry: Een zeer draagbare en wendbare vierpotige robotdoor Giorgio Valsecchi, Nikita Rudin, Lennart Nachtigall, Konrad Mayer, Fabian Tischhauser en Marco Hutter van ETH Zürich, werd gepubliceerd in IEEE Robotica en automatiseringsbrieven.