Dengxin Yan, professeur associé à l'Université Purdue en collaboration avec leurs travaux pratiques, a partagé ses recherches avancées en mouvement le mécanisme des robots biologiques et biomimétiques et les derniers développements.
« Monde occidental » est agressive au deuxième trimestre, le jeu, la réceptionniste scientifiques bioniques fait indépendamment de parler avec des personnes ou des actions ne sont pas différents, encore plus effrayant est qu'ils ont même conscience de soi.
De la pièce continue en réalité, en mai de cette année, Boston Dynamics présenter les derniers développements dans le non seulement robot, vidéo, Atlas bipède Atlas peut fonctionner gratuitement dans l'environnement extérieur, mais aussi indépendante sur les obstacles. Atlas progressent, bien que significative, mais il est indéniable que, par rapport au « monde occidental » réceptionniste très intelligent, Atlas est comme un nouveau-né.
Figure: Atlas à travers les obstacles
À l'heure actuelle, l'étude académique des robots biomimétiques à quel stade? Dans la recherche du robot bionique, à la fin des difficultés existent quelles? En comparaison avec d'autres pays, dont plus la recherche de pointe intérieure? Autour de cette série de questions, AI Technology Review de professeur agrégé de l'Université Purdue, Laboratoire Laboratoire Bio-robotique à l'Université Purdue (principal mécanisme de mouvement des robots biologiques et biomimétiques), chef de Deng Xinyan a mené une entrevue.
Selon l'introduction Deng Xinyan robot bionique est un sujet pluridisciplinaire, impliqué dans les matériaux de champ, mécanique et électrique, le contrôle, la conception, la mécanique, en plus de la combinaison avec la recherche biologique, tel que le bio-détection et de commande de mouvement. Leur recherche a été principalement destiné aux insectes volants et des oiseaux, comme les colibris, zebra finch, les papillons, les abeilles, les mouches, les mouches de fruits, etc., Révolutions de recherche qui claquent autour de la dynamique de vol de l'aile de principe de contrôle de vol et de l'air instable, en plus leur recherche a également impliqué les poissons biomimétique, il est aussi la recherche AI combinée avec des robots biomimétiques.
Sur le CCF-GAIR 201829-Juillet 1 Juin tenue à Shenzhen, le professeur Deng viendra en tant que Président du robot bionique session de l'Assemblée générale, un certain nombre d'organisations nationales et étrangères et les invités des autorités de robotique biomimétiques à faire des rapports et des présentations.
Ce qui suit est l'interview originale:
1. Recherche sur le mécanisme de déplacement de la recherche biologique robot bionique Quelle promotion? Comment étudier le mécanisme de mouvement biologique appliqué à la recherche bio-robot?
A: L'étude du mécanisme de déplacement de la lutte biologique peut jouer un rôle de guidage dans la conception et le fonctionnement du robot de bionique. Par exemple, les ailes biologiques flutter piste, il y a une certaine loi, en extrayant ces lois peuvent nous dire ces facteurs auront une incidence sur la levée instantanée et moyenne générée par les ailes, peuvent modifier ces paramètres pour obtenir un contrôle de vol particulières telles que vol stationnaire, en avant, virages ou accélération.
Lorsque l'application doit noter que le robot bionique doit être inspiré pour concevoir le robot du mécanisme de déplacement des organismes, plutôt que d'imiter aveuglément de la forme. Par exemple, une paire d'ailes et voler un total de 12 grands et 18 petits muscles muscles dans la conception du robot, nous ne pouvons pas et il n'y a pas besoin d'imiter chacun des liens d'entraînement, afin d'étudier la façon de générer de la portance, des ailes de contrôle de trajectoire, nous peuvent étudier les facteurs qui influent sur les principaux groupes musculaires, en même temps que ces études, la réalisation de vol approche effet biologique tout en simplifiant la conception des avions.
2. Dans le cadre de vol de la recherche biologique, le vol des oiseaux et des insectes volants Quelle est la différence? Et leur mécanisme de vol est appliqué aux systèmes de vol, leurs avantages et leurs inconvénients Où?
A: même que le vol de battement des ailes, l'aérodynamique différents insectes et les oiseaux, l'ancien exige des ailes hautes fréquences de battement qui ailes fréquence de battement peut être faible. En même temps, les ailes d'oiseaux en raison de muscle squelettique, il peut prendre l'initiative pour réaliser une déformation instantanée des surfaces de commande de vol et des ailes d'insectes ne sont pas une déformation contrôlée activement. Enfin, les insectes peuvent en vol stationnaire, la plupart des autres oiseaux ne peuvent pas, ils ont besoin de la vitesse vers l'avant, ce qui est différent à la fois l'aérodynamique. Colibri est très spécial, il combine les avantages d'oiseaux et d'insectes, à la fois la déformation des ailes de contrôle actif, mais aussi comme vol stationnaire en vol comme des insectes. Il convient de noter que le battement des ailes de l'oiseau-mouche fréquence est élevée, semblable à des insectes tels que les papillons de nuit.
applications à l'échelle de ces organismes et des scènes différentes. Les insectes et les oiseaux-mouches peuvent planer dans un petit espace et de flexibilité pour tourner. D'autres oiseaux en raison de la nécessité d'une vitesse d'avancement, il faut un vol plus grand espace. De même, aussi leurs avantages en fonction du scénario d'application, dans un petit espace près du scénario à faible vitesse, on peut se référer les insectes volants et Hummingbird, si la distance de vol souhaitée et à grande vitesse, peuvent se référer à d'autres oiseaux.
3. Vous développez les systèmes de vol de battement des ailes actuellement sur la stabilité et de contrôle de vol à quel niveau vous pouvez atteindre? Quels sont la référence principale derrière le mouvement des organismes?
R: Actuellement, nous système développé de stabilisation de l'attitude de vol peut décoller, levage et vol stationnaire, nous appelons les créatures ont colibris et les insectes (mouches, papillons de nuit, les abeilles, les mouches, etc.), nous volerons le mécanisme biologique de ce genre est basé la recherche et l'application commune.
4. Sur la conception du système de vol, en plus de faire référence au mouvement des organismes, qui vous intègre également des technologies clés? Afin de développer un système de vol de stabilité, quelles sont les principales difficultés? Les facteurs externes tels que le temps, le poids des avions et d'autres systèmes de vol de ce bien?
A: La technique implique la conception mécanique (après l'impression 3D), les algorithmes de commande de vol, la conception du circuit, la forme d'ailes et un procédé de fabrication des ailes d'optimisation flexible, les ailes de la trajectoire instantanée de suivi algorithme de commande, la conception de l'actionneur électromagnétique, la charnière motorisée optimisation de la rigidité des articulations flexibles, la fusion de la sonde et analogues.
Notre objectif est de réaliser une commande de rétroaction du capteur de vol autonome: premier battement des ailes fréquence élevée pour générer suffisamment de levage pour soulever le poids et la charge, puis réaliser le suivi immédiat de l'aile, et enfin atteindre une attitude de vol stable et la position du robot, ainsi que le vol stationnaire et le suivi de trajectoire à virgule fixe.
Tout d'abord, les ailes ne peuvent être atteints que si le battement de fréquence ne sont pas en vol stationnaire, les insectes, ce qui est une dynamique d'air instable Hummingbird biologiques particulières de cette décision, suivi par des ailes d'optimisation de trajectoire permettent d'atteindre une portance suffisante pour surmonter le poids mort et la charge et de fournir un contrôle suffisant pour faire la marge de commande de vol, le troisième contrôle fréquence élevée est nécessaire, ainsi que la conception rationnelle de l'algorithme de contrôle pour obtenir le contrôle du système sous-actionné (sous-actionné). Nous avons besoin d'utiliser deux moteurs (ou de la recherche et le développement de deux conducteurs électromagnétiques) pour contrôler les six degrés de liberté, et une quatrième vibration à fréquence élevée est un système spécial difficile, comme l'extraction et l'intégration du signal de tramage capteur efficace; plus la structure du système de traitement, la symétrie et la reproductibilité, ce qui affectera l'effet de commande de vol.
Les facteurs externes tels que l'avion de battement des ailes seraient météorologiques à petite échelle, la perturbation du vent, la pluie et autres impacts. Si la perturbation externe dans une certaine plage, l'immunité peut être réalisée, par exemple, nous avons récemment trouvé un sujet de vol de battement des ailes lui-même a une fonction d'interférence naturelle du vent, les résultats actuels ont vérifié que nous avons observé la migration des papillons monarques dans la turbulence de l'air couche de performances de vol. collègues chercheurs en laboratoire ont également constaté que la résistance à l'eau des ailes de moustiques afin qu'ils puissent frapper les gouttes de pluie lorsque les ailes ne sont pas beaucoup affectés. En second lieu, du point de vue de parler de commande active, dans une certaine plage pour être la perturbation externe par l'intermédiaire d'un contrôle anti-robuste. Bien sûr, si le vent et la pluie lourde dans une certaine mesure, l'avion ne peut pas voler. Dans les jours venteux et de fortes pluies, à l'extérieur ne peuvent pas voir le vol des oiseaux et des insectes.
Poids de l'appareil est le plus important de facteurs, peuvent atteindre en vol stationnaire raison de vol ornithoptère pourquoi il y a un grand défi, car la nécessité de générer suffisamment de portance pour augmenter le poids et surmonter le poids de la charge, ainsi que toutes les parties doivent être pris en compte dans ce le volume et le poids, ce qui est le problème dans la conception d'un mécanisme de contrôle supplémentaire à considérer. Augmenter les moyens de commande (tels que les servo-moteurs) permettra d'améliorer l'effet de commande du système sous-entraînement, mais augmente également le poids, de sorte que ce problème d'équilibre. En général, nous utilisons la conception la plus simple et la plus légère pour levage maximale et stabilisent le contrôle de vol flexible.
5. Vos deux articles publiés dans ICRA2017 liés au robot liés colibri (optimisation Conception et intégration de systèmes de colibri robotique, contrôle de vol géométrique d'un colibri robotique planant), l'histoire de la façon dont le robot oiseau-mouche, qui attire les oiseaux qui fonctionnalité? Vous colibri la recherche du robot se concentre sur quelle direction?
Figure: Colibri
A: retour robot plus tôt datant colibri aux États-Unis entre 2006-2011 entreprise Aerovironment a développé avec succès un poids de 19 grammes, 16,5 cm Envergure, la fréquence de battement d'aile de 30Hz bionique avions à ailes battantes Nanohummingbird, cet appareil par commande à distance, peut vol stationnaire de réalisation, vol avant et saut périlleux. Nanohummingbird est conçu pour piloter une paire d'ailes couplés au moteur pour générer suffisamment haute fréquence flutter ascenseur, puis ajouter servo (servo-moteur) change arc différence d'angle sur les deux côtés des ailes pour réaliser la commande de vol. Ces dernières années, deux ou trois laboratoires ont copié avec succès cette conception.
Dessiner les oiseaux caractérisés reposent sur une paire d'ailes claquent commande de vol de l'aile, pas de queue. Pour imaginer le même oiseau-mouche peut planer, qui doit être atteint par une fréquence suffisamment élevée battement.
Battant vol d'aile plus grand avantage est la mobilité et la flexibilité, qui est sur les ailes par voie différentielle pour atteindre. Afin de tenir compte des avantages uniques de vol claquant aile, robots ou colibri insectes robotiques dans notre laboratoire sont prises des deux côtés des ailes indépendamment entraîné et commandé de façon indépendante. Une autre caractéristique est notre propre spécialement conçu pour réaliser le battement système d'entraînement de l'aile résonance électromagnétique haute fréquence, et le système d'endurance fatigue ornithoptère.
6. Dans le premier article, que vous avez faite sur l'optimisation du système et l'intégration de la conception du robot de colibri, dans quelle mesure?
R: Pour les mini systèmes, sous-systèmes et vol composants ont chacun une lumière efficace, le système global d'optimisation est difficile, car il y a des interactions entre chacun des composants, en particulier le mécanisme d'entraînement et le circuit de la batterie. Et un mécanisme d'entraînement tandis que le battement des ailes et très spéciale, notre méthode combine une conception unique d'entraînement et l'optimisation de l'ensemble du système, considérablement amélioré le rapport pondéral L (le rapport de l'ascenseur et le poids), l'optimisation traditionnelle des composants individuels ne peuvent pas à atteindre. Les résultats que nous utilisons trois FMAV basée sur différents modèles et optimisé pour réaliser le décollage, vol stationnaire, et la stabilité de l'attitude.
7. Dans le second article, les robots de contrôle de vol colibri dans quelle mesure, technologie clé et la difficulté Quoi?
R: Le système de battement des ailes est faible, le mécanisme de levage génération complexe, fortement non linéaire et incertain. ailes Aérodynamique avec une forte résistance aux cycles et aux chocs, ce qui est à la fois des avantages de battement des ailes, il apporte aussi des défis pour le contrôle de vol. Notre utilisation efficace de ces caractéristiques géométriques de l'algorithme de contrôle du système, de prendre le contrôle direct de non-linéaire, d'améliorer efficacement la précision de contrôle et plage de fonctionnement, afin d'éviter les inconvénients des méthodes traditionnelles de dépendance linéaire. Les résultats expérimentaux sont obtenus géométrie non linéaire du convergent dans la machine, en obtenant ainsi le contrôle de l'attitude stable.
8. Comment les propriétés mécaniques bioniques de poissons que vous faites? Dans le processus de développement, quelles sont les difficultés à surmonter?
R: Pour le poisson robot, il n'y a pas besoin de tenir compte de la gravité du problème (dans l'eau peut être conçu pour atteindre l'équilibre de la gravité et la flottabilité), donc nous Bionic disques poissons, des capteurs, des batteries, des caméras ont réalisé l'intégration. À l'heure actuelle, il a deux nageoires latérales et un aileron arrière, permet de suivre de façon autonome un simple objet.
9. robot en bionique (robot oiseau-mouche, insectes, poissons, machines, etc.) la technologie a atteint ce niveau? Afin de créer aussi flexible que plus souple que l'animal ou les animaux robots bioniques, quelles difficultés existent encore?
A: robot de Bionic il y a déjà beaucoup de progrès et de fruits.
Volants tels Nanohummingbird et Harvard robobee Aerovironment sont deux exemples typiques.
poisson robot sous-marin de dès le milieu des années nonante MIT RoboTuna le début, après l'émergence d'un nombre croissant de design réussi.
robot de quadrupède sur la terre le plus typique est le chien robot de Boston Dynamics.
Figure: chien robot Boston Dynamics
Reptiles, y compris serpent comme robot, les cafards robot, alors il y a beaucoup de robot gecko.
Pour le robot volant, le besoin actuel d'adresse est de réaliser un vol autonome avec rétroaction du capteur, et d'envisager la tension d'entraînement et la consommation d'énergie, et ainsi de suite.
Pour le système, car il nécessite un très haut degré de flexibilité, ce qui signifie que les exigences relatives au contrôle de vol sera très élevé. systèmes de vol de gauche et de droite doivent être très symétrique, le système peut obtenir des résultats de vol devra être encore améliorée.
En raison de la nature particulière de ce type de défi personnalisé robot, comme un laboratoire universitaire, nous avons été confrontés est que certains équipements d'essai à grande ou spéciale ne peut pas suivre, en plus des pièces imprimées en 3D, de nombreuses pièces sont hors de traitement manuel, le plomb problèmes normalisés à une pièce usinée. Parfois, à la différence du secteur industriel en laboratoire, nous pouvons faire une des normes très précises. Et standardisation des composants et des systèmes de contrôle de vol intégrés ont pour effet de grandement améliorée.
10. Quelles sont l'application pratique de ces robots biomimétiques ont? Comment les perspectives d'avenir?
A: Flying Robot petite taille bionique, vol stationnaire, à la mobilité et la flexibilité, ces caractéristiques rendent approprié pour les petits espaces et de l'intérieur, ils peuvent utiliser une scène spéciale dans les décombres après le séisme, la scène d'incendie, les zones de rayonnement sous recherche et de sauvetage et d'enquête. robots bioniques sur terre peuvent également être utilisés pour une variété de terrains et dans l'espace étroit sous-sol. Le Robofish de l'eau peut étudier les naufrages et l'écologie sous-marine, par exemple, nous actuellement utiliser l'auto-développé poissons bionique entraîné par un moteur lors de l'exécution peut être fait très calme, pas comme l'hélice si bruyant.
Que ce soit la mer, la terre et l'air, un robot bionique a une perspectives d'application très large. caractéristique biologique est entraîné pour aller et venir, les caractéristiques d'un système d'entraînement d'hélice classique est artificielle. Ce qui applique relativement à grande vitesse et longue distance, le premier est plus approprié pour un petit espace pour les scènes exigeantes de flexibilité. Avec les progrès technologiques, l'avenir robot bionique sera appliqué à de nombreuses occasions spéciales et des robots à grande échelle traditionnels, les avions ne peuvent pas attendre pour l'espace.
11. Vous avez dit qu'en 2017, l'utilisation de la recherche sur l'intelligence artificielle dans le domaine du robot mobile est encore vide relativement, le robot mobile courant chaud avec l'intelligence artificielle qui conjoncture? Avez-vous des recherches connexes?
R: Je viens ICRA2018 en arrière, maintenant il y a de plus en plus du robot mobile dans le laboratoire et les algorithmes AI combinés. Bien que la voiture est un exemple driverless typique de la combinaison du robot mobile avec l'intelligence artificielle, mais en plus sans pilote, actuellement l'intelligence artificielle de la plus largement utilisée ou que le traitement de la vision et de l'image. En fait, tous les types de robot mobile (vol, terre, sous l'eau, etc.) ont une combinaison de l'intelligence artificielle et un grand potentiel. Robot Surtout bionique lui-même peut être combiné dans plusieurs directions avec AI. Il y a plusieurs laboratoires dans la machine d'apprentissage et de faire un contrôle de manipulation de la combinaison de travail, par exemple en renforçant les algorithmes d'apprentissage d'apprentissage et l'imitation d'apprendre un choix et le lieu fonction de formation de bras robotisé. Notre laboratoire il y a plusieurs projets de recherche en robotique et direction AI, dont l'un est de former des données de vol du robot biologiques et biomimétiques (position et la posture des pistes du corps et des ailes, etc.) associés à l'apprentissage de la machine et d'améliorer l'effet des robots de contrôle de vol colibri et la capacité d'adapter rapidement aux changements dans l'environnement et leurs propres paramètres.
12. À votre avis, la robotique biomimétiques actuellement dans le pays qui sont plus avancés de recherche ont?
R: Par rapport au robot bionique divers étrangers a été mentionné précédemment, la recherche a commencé dans cette région du pays un peu plus tard, mais il y a une croissance énorme au cours des dernières années. Au nord du pays comme le poisson de la machine de la machine China Southern Airlines et geckos sont très réussi et premier exemple, en plus de nombreux autres laboratoires des derniers résultats, il n'y a pas un par un exemple.
Après avoir lu l'interview ci-dessus, tout le monde est tenu d'avoir plus de connaissances et la compréhension des robots biomimétiques. Cette année, le professeur Deng CCF-GAIR Modérateur de l'Assemblée générale Robot bionique, en invitant des experts et des professeurs bien connus à la maison et à l'étranger est venu à ce forum, mettre en valeur les dernières recherches scientifiques dans ce domaine. Elle a dit que le forum impliquera des robots biomimétiques micrométriques, robots sous-marins, robots d'exploration multiples robots directions, robots volants.
Bienvenue au CCF-GAIR site de 2018, ainsi que les échanges et experts Professeur Deng et les chercheurs sur place. Nous offrons également un certain nombre de feuilles d'une valeur de 3999 yuans CCF-GAIR 2018 billets Assemblée générale pour les étudiants. Pour de plus amples informations, veuillez consulter le bien-être | camarades de classe, j'ai une valeur de billet 3999 $ GAIR veulent vous donner
