Четвероногий робот BigDog от Boston Dynamics

Введение

Четырехногий робот, разработанный компанией Boston Dynamics.

BigDog – это динамически устойчивый четырехногий военный робот, созданный в 2005 году компанией Boston Dynamics при участии Foster-Miller, Лаборатории реактивного движения NASA и Полевой станции Конкорда Гарвардского университета. Проект финансировался DARPA, но был закрыт после того, как BigDog признали слишком шумным для боевых действий.

История

BigDog финансировался Агентством перспективных исследовательских проектов обороны (DARPA) в надежде, что он сможет служить в качестве роботизированного вьючного животного для сопровождения солдат на местности, слишком сложной для обычных транспортных средств. Вместо колёс или гусениц BigDog использует четыре ноги для передвижения, что позволяет ему преодолевать поверхности, непроходимые для колёсной техники. Ноги оснащены различными датчиками, включая датчики положения суставов и контакта с землёй. BigDog также имеет лазерный гироскоп и стереоскопическую систему зрения. Длина BigDog составляет 3 фута (1 м), высота – 2,5 фута (1 м), а вес – , что делает его размером с небольшого мула. Он способен преодолевать сложный рельеф, бегать со скоростью , перевозить груз весом и подниматься на наклон в 35 градусов. Проект BigDog возглавлял доктор Мартин Бюлер, который в 2012 году получил премию имени Джозефа Энгельбергера от Ассоциации робототехники за эту работу. Ранее, будучи профессором в Университете Макгилла, доктор Бюлер руководил там лабораторией робототехники, разрабатывая четвероногих роботов, умеющих ходить и бегать. На исполнительных механизмах установлены датчики положения и силы суставов, а движение контролируется бортовым компьютером, который обрабатывает данные с датчиков. На BigDog установлено около 50 датчиков, измеряющих положение и ускорение корпуса, движение и усилие приводов суставов, а также скорость вращения двигателя, температуру и гидравлическое давление внутри двигателя робота. Бортовой компьютер обеспечивает как низкоуровневое управление (положение и усилие суставов), так и высокоуровневое управление (скорость и высота во время движения). BigDog был показан в эпизодах Web Junk 20 и Hungry Beast, а также упоминался в статьях журналов New Scientist, Popular Science, Popular Mechanics и The Wall Street Journal. 23 марта 2008 года Boston Dynamics опубликовала видеозапись нового поколения BigDog, известного как AlphaDog. На видео продемонстрирована способность BigDog ходить по обледенелой поверхности и восстанавливать равновесие после удара сбоку. Boston Dynamics разработала усовершенствованную версию, превосходящую BigDog по своим возможностям и предназначенную для использования пехотными подразделениями. В феврале 2012 года, при поддержке DARPA, военизированный вариант BigDog – Legged Squad Support System (LS3) – продемонстрировал свои возможности во время похода по пересечённой местности. Начиная с лета 2012 года, DARPA планировала завершить разработку системы и усовершенствовать её ключевые характеристики в течение 18 месяцев, чтобы подтвердить её полезность для пехоты перед развёртыванием в боевых условиях. BigDog должен продемонстрировать способность преодолевать 20 миль (32 км) за 24 часа без дозаправки, перевозя груз весом . Также планируется усовершенствовать датчики зрения. В конце февраля 2013 года Boston Dynamics опубликовала видеозапись модифицированного BigDog с манипулятором. Манипулятор может поднимать предметы и бросать их. Робот использует ноги и корпус для обеспечения движения манипулятора. Предполагается, что он способен поднимать грузы весом около .

BigDog was funded by the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) in the hopes that it would be able to serve as a robotic pack mule to accompany soldiers in terrain too rough for conventional vehicles. Instead of wheels or treads, BigDog uses four legs for movement, allowing it to move across surfaces that would defeat wheels. The legs contain a variety of sensors, including joint position and ground contact. BigDog also features a laser gyroscope and a stereo vision system. BigDog is 3 feet (1 m) long, stands 2.5 feet (1 m) tall, and weighs , making it about the size of a small mule. It is capable of traversing difficult terrain, running at , carrying , and climbing a 35 degree incline. The BigDog project was headed by Dr. Martin Buehler, who received the Joseph Engelberger Award from the Robotics Industries Association in 2012 for the work. Dr. Buehler while previously a professor at McGill University, headed the robotics lab there, developing four legged walking and running robots. Built onto the actuators are sensors for joint position and force, and movement is ultimately controlled through an onboard computer which manages the sensors. Approximately 50 sensors are located on BigDog. These measure the attitude and acceleration of the body, motion, and force of joint actuators as well as engine speed, temperature and hydraulic pressure inside the robot's internal engine. Low level control, such as position and force of the joints, and high level control such as velocity and altitude during locomotion, are both controlled through the onboard computer. BigDog was featured in episodes of Web Junk 20 and Hungry Beast, and in articles in New Scientist, Popular Science, Popular Mechanics, and The Wall Street Journal. On March 23, 2008, Boston Dynamics released video footage of a new generation of BigDog known as AlphaDog. Unreliable source: reason=domain on WP:BLACKLIST The footage shows BigDog's ability to walk on icy terrain and recover its balance when kicked from the side. The refined equivalent has been designed by Boston Dynamics to exceed the BigDog in terms of capabilities and use to dismounted soldiers. In February 2012, with further DARPA support, the militarized Legged Squad Support System (LS3) variant of BigDog demonstrated its capabilities during a hike over tough terrain. Starting in the summer of 2012, DARPA planned to complete the overall development of the system and refine its key capabilities in 18 months, ensuring its worth to dismounted warfighters before it is rolled out to squads operating in theatre. BigDog must be able to demonstrate its ability to complete a 20 mile (32 km) trek in 24 hours, without refuelling, while carrying a load. A refinement of its vision sensors will also be conducted. At the end of February 2013, Boston Dynamics released video footage of a modified BigDog with an arm. The arm can pick up objects and throw them. The robot is relying on its legs and torso to help power the motions of the arm. It is believed that it can lift weights around .

Прекращение

В конце декабря 2015 года проект BigDog был закрыт. Несмотря на надежды, что однажды он сможет выполнять функции вьючного животного для американских солдат в полевых условиях, бензиновый двигатель сочли слишком шумным для применения в боевых действиях. Аналогичный проект по созданию полностью электрического робота Spot был значительно тише, но мог перевозить лишь небольшие грузы. Оба проекта больше не реализуются, однако Spot Mini был представлен в 2019 году.

Оборудование

BigDog приводится в движение двухтактным, одноцилиндровым двигателем от картинга, работающим на скорости более 9000 оборотов в минуту. Двигатель приводит в действие гидравлический насос, который, в свою очередь, приводит в действие гидравлические приводы ног. Каждая нога оснащена четырьмя актуаторами (два для тазобедренного сустава и по одному для коленного и голеностопного суставов), всего 16. Каждый актуатор состоит из гидравлического цилиндра, сервоклапана, датчика положения и датчика силы. Бортовой вычислительный комплекс – это усиленная платформа ПК/104 со встроенным компьютером класса Pentium 4, работающим под управлением QNX.