A legutóbbi időkig a két lábon járó robotok mozgása inkább megmosolyogtató ügyetlenkedésnek tűnt, mintsem az emberi járás hiteles utánzásának. Azért volt így, mert a kutatók a két lábon járás mechanizmusát sem értették teljesen. Az új kutatási eredmények azonban bár kis lépést jelentenek az emberiségnek, óriásit a gépek szempontjából.
Filmfelvételeken valószínűleg majdnem mindenki látott már futballozó, táncoló robotokat, amelyeket általában japán elektronikai kiállításokon szoktak bemutatni. Csakhogy a két lábon araszoló robotok mozgása szinte semmiben sem hasonlít az emberi járáshoz. Igaz ugyan, hogy két végtagjuk van, de azokkal csak végtelenül lassan képesek lépdelni, a futás pedig szóba sem jöhet náluk. Hiányzik a mozgás dinamikája.
Az Oregoni Állami Egyetem Mérnöki Karán dolgozó kutatók tanulmányukban azt állítják, hogy a hatékonyan járó robotok kifejlesztéséhez vezető út első lépéseként rájöttek, hogy hogyan járunk mi magunk, olvasható a Science Daily tudományos honlapon. A járást valójában a térd és a boka ízületeinek, izmainak és ínszalagjainak olyan tökéletesen összehangolt, komplex mozgása teszi lehetővé, hogy a tudósok eddig nem is értették a mechanizmus minden részletét.
Az oregoni kutatómérnökök szerint a járás mozdulatsora két szakaszra osztható. Először a testsúly áthelyeződik a támaszkodó lábra, majd a lépő láb elemelkedik a földtől. Csakhogy az elemelkedéshez sokkal kevesebb energiát használunk, mintha ezt a mozgást izommunkával végeznénk. Ehelyett a térd ínszalagjaiban tárolt energia rugó módjára hajlítja be a lábat. A lépés így energetikai szempontból jobban hasonlít a szabályozott dőlésre, mint megfeszített és elernyedő izmok működésére.
E mechanizmus energiaigényét tekintve igen hatékony és dinamikus helyváltoztatást tesz lehetővé, ezért igyekeznek felruházni e képességgel a robotokat is. De miért van szükség egyáltalán emberi módra járó robotokra a gyakorlatban?
– Azért lett a helyváltoztató gépek fő mozgatóeszköze a kerék, mert mechanikailag könnyű megvalósítani, és nagy sebességet tesz lehetővé. De lehetnek olyan felhasználási területek, ahol a lábon járó robotok jobb szolgálatot tehetnek – válaszolta kérdésünkre Kiss Domokos, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem automatizálási és alkalmazott informatikai tanszékének munkatársa. – A járás hatalmas előnye, hogy nem kíván egyenletes felületet. A kerék alkalmazhatóságát a terepviszonyok igen erősen korlátozzák. A lábakon járó robot, ha megfelelően egyensúlyoz, könynyedén haladhat sivatagban, esőerdőben, szinte bárhol. Itt az egyensúlyon van a hangsúly, így a főként katonai célú teherhordásra fejlesztett lépkedő robotok nem kétlábúak, hanem négy vagy akár több végtagjuk van. Kétlábú robotok a katonák vagy mozgáskorlátozott emberek mozgását segítő, úgynevezett külső csontvázakként lehetnek hasznosak (ezekbe a szerkezetekbe a felhasználó belebújik, és izmainak munkáját a robotvázon elhelyezkedő mechanikus „izomzat” erősíti), esetleg idősek, betegek ápolásában működhetnek közre.
A négylábú robotok között már vannak olyanok is, amelyek szinte felboríthatatlanok. A Google által nemrégiben felvásárolt Boston Dynamics nevű cég Big Dog (nagy kutya) nevű gépe – miközben 155 kilogramm terhet képes cipelni óránként hat kilométeres sebességgel, akár 36 fokos lejtőn – azonnal reagál az őt felborítani igyekvő erőhatásra, és a végtagok áthelyezésével állva marad. Ehhez a fedélzeti komputerében pillanatok alatt összegeznie kell az ízületei relatív pozíciójáról, a rájuk ható erőről, a felület egyetlenségeiről tudósító szenzorok adatait a giroszkópból és a 3D videokamerából érkező jelekkel, hogy kiszámítsa a szükséges mozgást. Erre az élő szervezetek idegrendszere „gondolkodás nélkül” képes. Éppen ezért a következő nagy ugrás az lehetne a robotikában, ha ezt az agyi irányítást le tudnák a mérnökök másolni.
Erre azonban – tekintve, hogy az emberi agy működésének megértése némileg bonyolultabb feladat, mint a járás mechanikai jellemzőinek tökéletesebb leírása – lehet, hogy még sokat kell várnunk.
2014. január 23.
