Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Robô Acrobatas e equilibrar uma vassoura no seu queixo

Você pode ver mais de uma dúzia de vídeos da pesquisa da ETH Zurich feita com quadras aqui.

Você pode ter visto este vídeo se tornar viral esta semana. É emocionante assistir e se maravilhar. Então, por que essa coisa do pêndulo invertido é tão desafiadora? Vá encontrar uma vassoura e equilibrá-lo em seu queixo. Observe quantas vezes você tem que se mover para manter a vassoura estável acima de você. Pense em quão desafiador seria, não apenas pegar a vassoura no queixo, mas continuar a equilibrá-la quando ela cair. Para conseguir isso com um amigo, ele teria que jogá-lo corretamente e você teria que corrigir constantemente sua posição na tentativa de mantê-lo estável no pouso.

Um instituto para multirotor Dynamics Systems and Control captura um pêndulo invertido. Perfeitamente.

Eu gostei muito de ver a tecnologia multirotor mudar nos últimos anos. Os motores sem escova estão sendo construídos com ímãs de terras raras mais poderosos, levando a proporções impulso-peso muito mais altas, e os componentes necessários para manter um multirotor estável - acelerômetros e giroscópios - ficaram menores e mais baratos. Agora é mais fácil do que nunca para os entusiastas entrarem no ar e para os pesquisadores realizarem tarefas incríveis como as que vemos aqui.

Já cobrimos alguns projetos de "wow", como o swarm sincronizado da Kmel Robotics e do GRASP Lab da UPenn. Enquanto os finos da Pensilvânia se concentraram no planejamento e no movimento da trajetória multirotor, o Instituto de Sistemas e Controle de Dinâmica da ETH Zurich vem explorando interações multirotor com objetos inanimados. No passado, eles tiveram quadrotores fazendo malabarismos com uma bola, montando estruturas e equilibrando um pêndulo invertido. Agora, um estudante da ETH de Zurique levou seu trabalho com pêndulos e multirotors para um novo nível.

O coração da manobra desafiadora vista neste vídeo é o controle de feedback, mais especificamente, os loops de controle PID. Assim que o primeiro quadriciclo lança o pólo no ar, o sistema de visão rastreia e prevê a posição de impacto - onde o quadrante de “captura” precisa acabar. Como mencionado no vídeo, o quadrante "arremessador" inclina o poste para que ele gire em um equilíbrio vertical quando atinge a plataforma de pouso, de forma que o companheiro tenha que fazer um trabalho mínimo para mantê-lo equilibrado. É claro que o ângulo de lançamento planejado não é suficiente para garantir o sucesso, então a trajetória do polo é calculada 50 vezes por segundo, permitindo que o outro quad seja colocado na posição correta na hora de fazer a captura.

Ao registrar e analisar o movimento do polo ao longo de sua jornada e aplicar algoritmos de aprendizado, o sistema realmente melhora com o tempo. Para mim, esta é a parte mais interessante da pesquisa. Pense em onde o aprendizado de máquina pode ser aplicado em outro lugar. Há muitas coisas que os robôs podem e vão fazer melhor que os humanos.

Gostaria de saber o que você pensa sobre isso: existem aplicativos reais para balanceamento de um pêndulo invertido em um multirrotor? Eu vejo o trabalho da Flying Machine Arena (FMA) como mais um trampolim para melhorar o controle de multirotores e as interações entre robôs e seus arredores. Quando os multirotors serão capazes de realizar tarefas como essa sem o auxílio de sistemas externos de visão? Quanto tempo vai demorar até que eles estejam jogando com um pêndulo invertido duplo? Deixe-me saber o que você pensa nos comentários abaixo.

Quer mais informações técnicas? Você pode encontrar as publicações das FMA aqui e as publicações do co-presidente da KMel Robotics, Daniel Mellinger, aqui. Para mais informações sobre o controle PID de um pêndulo invertido, verifique este documento.

Ação

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