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Avancées en robotique humanoïde : le humanoïde NING

Le NING Humanoid montre de l'agilité et un contrôle intelligent dans la robotique.

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Les robots humanoïdes attirent de plus en plus l’attention grâce à leur capacité à réaliser des tâches qui demandent de l’agilité, comme sauter et faire des flips. Du coup, il y a un besoin de concevoir des robots qui combinent du matériel puissant avec des Systèmes de contrôle intelligents. Un de ces robots, c’est le NING Humanoid, conçu pour imiter les compétences athlétiques humaines.

Mesurant 1,1 mètre de haut et pesant 20 kilogrammes, le NING Humanoid a 18 articulations qui lui permettent de bouger de différentes manières. Il est fait pour marcher, se remettre de poussées et grimper des escaliers, tout en gardant des vitesses de contrôle élevées. Cet article va explorer le design, la construction et les expériences menées avec le NING Humanoid, en montrant ses capacités.

Croissance de l’intérêt pour les robots humanoïdes

Ces dernières années, des robots comme Atlas, Digit et Optimus ont montré des capacités impressionnantes, attirant de plus en plus l’attention des chercheurs et des industries. Ces machines peuvent courir, sauter et réaliser d’autres mouvements Dynamiques. Cependant, les designs actuels des robots ont encore du mal à être adaptables et solides dans leurs systèmes de contrôle. Du coup, il y a encore des défis pour créer des robots capables de faire des mouvements complexes de manière fluide.

Conception du NING Humanoid

Le NING Humanoid est conçu pour surmonter beaucoup de ces défis et est construit pour une performance dynamique. Son design se concentre sur la combinaison d’Actionneurs puissants avec un système de contrôle basé sur une approche dynamique centrée sur le corps. Ça permet une meilleure stabilité et agilité pendant le mouvement. Le robot a montré qu’il peut marcher sur terrain accidenté, se remettre de poussées, grimper des escaliers et même faire des backflips lors des Tests.

Composants matériels

Le NING Humanoid comprend trois types d’actionneurs modulaires qui l’aident à bouger efficacement, réagissant bien à différentes tâches. Ces actionneurs sont conçus pour la force tout en gardant les coûts bas. Ils offrent un mouvement fluide et un retour d’information précis, ce qui est essentiel pour une performance efficace.

Les matériaux utilisés pour construire le robot sont choisis pour leur solidité. La plupart des pièces sont en alliage d'aluminium résistant, tandis que les points de stress critiques sont faits en acier de haute rigidité. Ça aide le robot à résister aux impacts lorsqu'il bouge, le rendant plus durable.

Principes de conception basés sur des modèles

Pour améliorer l’agilité et la précision du robot, il est crucial de minimiser l’écart entre le modèle dynamique et le robot physique. Le design associe étroitement les actionneurs lourds au centre de masse du robot, ce qui aide à l’équilibre et au mouvement. Les articulations des hanches du robot sont conçues avec une inclinaison pour faciliter une structure corporelle compacte, le rendant efficace et performant en mouvement.

Systèmes de contrôle

Le système de contrôle du NING Humanoid suit une méthode avancée qui prédit les mouvements futurs en fonction de son état actuel. Un système de contrôle prédictif est utilisé pour guider sa locomotion, lui permettant d’ajuster ses mouvements en temps réel. Un système de contrôle simple est aussi utilisé pour aider les moteurs à suivre les ajustements nécessaires rapidement.

Les problèmes de contrôle sont conçus à l’aide de modèles mathématiques clairs pour s’assurer que le robot peut naviguer correctement dans son environnement. En appliquant des méthodes de résolution efficaces, les mouvements du robot peuvent être calculés rapidement, ce qui est essentiel pour sa performance dans des tâches dynamiques.

Tests et simulations

Pour évaluer la performance du NING Humanoid, des simulations sont effectuées sur un modèle informatique détaillé. Différentes tâches, comme marcher et grimper des escaliers, ont été testées avec succès. Ces tests préliminaires permettent d’ajuster les systèmes de contrôle avant une application dans le monde réel.

Lors de tests pratiques, le NING Humanoid a montré la capacité de passer de l’arrêt à la marche. Il peut traverser différents terrains, se remettre de poussées et grimper des escaliers bas. Le robot ajuste sa vitesse en fonction du terrain qu’il rencontre, lui permettant de gérer efficacement des défis inattendus.

Conclusion

Le NING Humanoid représente une avancée significative dans la conception de robots capables de réaliser des tâches complexes et dynamiques. En se concentrant sur la création d’une plateforme robuste et agile, ce robot mélange matériel avancé et systèmes de contrôle intelligents. Grâce à des tests et des ajustements approfondis, le NING Humanoid montre le potentiel pour de futurs développements dans la robotique humanoïde. D’autres avancées en perception et en planification viseront à améliorer encore ses capacités, ouvrant la voie à de futures applications dans divers domaines.

Le parcours de développement du NING Humanoid met en lumière les efforts continus dans la robotique pour créer des machines capables de travailler efficacement dans des environnements humains. Avec plus de recherche et d’innovation, les possibilités pour ces robots sont infinies.

Source originale

Titre: The NING Humanoid: The Concurrent Design and Development of a Dynamic and Agile Platform

Résumé: The recent surge of interest in agile humanoid robots achieving dynamic tasks like jumping and flipping necessitates the concurrent design of a robot platform that combines exceptional hardware performance with effective control algorithms. This paper introduces the NING Humanoid, an agile and robust platform aimed at achieving human-like athletic capabilities. The NING humanoid features high-torque actuators, a resilient mechanical co-design based on the Centroidal dynamics, and a whole-body model predictive control (WB-MPC) framework. It stands at 1.1 meters tall and weighs 20 kg with 18 degrees of freedom (DOFs). It demonstrates impressive abilities such as walking, push recovery, and stair climbing at a high control bandwidth. Our presentation will encompass a hardware co-design, the control framework, as well as simulation and real-time experiments.

Auteurs: Yan Ning, Song Liu, Taiwen Yang, Liang Zheng, Ling Shi

Dernière mise à jour: 2024-08-02 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2408.01056

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2408.01056

Licence: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

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