Los investigadores han desarrollado un prototipo de robot humanoide, HRP-5P, destinado a realizar de forma autónoma trabajos pesados ​​o trabajar en entornos peligrosos.

Como 182 cm, Robot humanoide de 101 kg, HRP-5P se construyó sobre tecnologías de la serie HRP incorporando nuevas tecnologías de hardware. Dentro de la serie, tiene capacidades físicas insuperables. Su inteligencia robótica comprende medición ambiental y reconocimiento de objetos, planificación y control del movimiento de todo el cuerpo, descripción de tareas y gestión de la ejecución, y tecnologías de sistematización altamente confiables. Alojar la inteligencia en este cuerpo ha permitido la instalación autónoma de placas de yeso por parte del robot, que es un ejemplo típico de trabajo pesado en los sitios de construcción. El uso de HRP-5P, como plataforma de desarrollo, en colaboración entre la industria y la academia, promete acelerar la I + D hacia la aplicación práctica de robots humanoides en sitios de construcción de edificios y en el montaje de grandes estructuras como aviones y barcos.

Se espera que la disminución de la tasa de natalidad en Japón provoque una grave escasez de mano de obra en la construcción y muchas otras industrias. Es imperativo resolver este problema utilizando tecnologías robóticas. Estas tecnologías también brindan una alternativa convincente a tener trabajadores de la construcción en los sitios de construcción, instalaciones de aeronaves, o los astilleros realizan trabajos pesados ​​que son potencialmente peligrosos. Sin embargo, Ha sido difícil hacer que estos sitios de construcción a gran escala sean adecuados para robots, lo que ha desalentado la introducción de robots. Debido a que los robots humanoides se parecen físicamente a las personas, pueden trabajar sin requerir cambios ambientales, posiblemente aliviar a los trabajadores del trabajo pesado.

En el desarrollo de la serie HRP, AIST ha colaborado con varias empresas del sector privado, incluyendo Kawada Industries Inc. (ahora Kawada Robotics Corp.), y ha desarrollado tecnologías básicas para su aplicación práctica. HRP-2 era capaz de caminar bípedo, acostada, de pie, caminando por senderos estrechos, y otras acciones. El HRP-3 podría caminar sobre superficies resbaladizas y apretar los pernos de los puentes por control remoto. La investigación de robots humanoides de respuesta a desastres en curso en AIST desde 2011 condujo a una versión revisada de HRP-2 con capacidades físicas mejoradas (como la longitud de las extremidades, Rango de movimiento, y salida conjunta), que podría caminar sobre terreno accidentado, girar las válvulas, y realizar otras tareas de forma semiautónoma sobre la base de la medición ambiental 3-D. Sin embargo, sus capacidades físicas aún eran insuficientes para trabajos pesados ​​como la instalación de placas de yeso, y carecía de suficiente grado de libertad y suficiente rango de articulaciones móviles para emular el movimiento humano en entornos complejos. Hacia este final, AIST persiguió el desarrollo del robot humanoide, HRP-5P, con capacidades físicas que le permiten sustituir a las personas que realizan trabajos pesados.

Es más, HRP-5P hereda las tecnologías de la serie HRP y utiliza tecnología patentada de Honda Motor Co., Limitado.

Una parte del desarrollo de HRP-5P fue apoyado por I + D encargado por la New Energy and Industrial Technology Development Organisation (NEDO), "I + D sobre sistemas de robots humanoides altamente fiables que pueden trabajar en entornos no estructurados" en "robots humanoides autónomos (campo de tecnologías de robot de elementos innovadores)" de "I + D sobre tecnologías de robots centrales de próxima generación, "y una subvención para la investigación científica de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, "Orientación a la planificación del movimiento de cuerpo completo basada en la adquisición de un modelo ambiental que permite a los robots humanoides adaptarse a entornos desconocidos" (número de proyecto de investigación JP17H07391).

El prototipo de robot humanoide HRP-5P fue desarrollado con un cuerpo robusto e inteligencia avanzada para trabajar de forma autónoma y proporcionar una fuente alternativa de trabajo pesado.

• Con una altura de 182 cm y un peso de 101 kg, HRP-5P tiene un cuerpo con un total de 37 grados de libertad:dos en su cuello, tres en su cintura, ocho en sus brazos, seis en sus patas, y dos en sus manos. Excepto por las manos esto representa la mayor libertad de movimiento en la serie HRP hasta la fecha. En comparación con la versión revisada de HRP-2, agregar un grado de libertad a la cintura y otro a la base de los brazos ha permitido operaciones que se asemejan más al movimiento humano. Respectivamente, usando ambos brazos, HRP-5P puede manipular objetos grandes como placas de yeso (1820 × 910 × 10 mm, aprox. 11 kg) o paneles de madera contrachapada (1800 × 900 × 12 mm, aprox. 13 kg).
• Para emular el movimiento humano por el robot sin tantos grados de libertad como las personas, los investigadores aseguraron una gama más amplia de articulaciones móviles en las áreas de la cadera y la cintura, donde se concentran múltiples articulaciones. Por ejemplo, las articulaciones de la cadera que flexionan y extienden las piernas tienen un rango de movimiento de 140 ° en humanos y 202 ° en HRP-5P (Fig.1), y las articulaciones de la cintura que giran la parte superior del cuerpo tienen un rango de movimiento de 80 ° en humanos y 300 ° en HRP-5P. Esto permite que el robot trabaje en una variedad de posturas, como cuando está profundamente agachado con la parte superior del cuerpo torcida.
• El par y la velocidad de la articulación se duplicaron aproximadamente en promedio en relación con el HRP-2 revisado, empleando motores de alto rendimiento, agregar enfriamiento al mecanismo de transmisión, y la adopción de un sistema de transmisión conjunta con ciertas articulaciones con múltiples motores. Como resultado, el robot puede realizar trabajos con cargas pesadas, como levantar una placa de yeso de una pila. (Cada brazo de HRP-5P, extendido horizontalmente, puede soportar un peso de 2,9 kg, en comparación con 1,3 kg para la versión revisada de HRP-2 y 0,9 kg para HRP-4.)
• Usando sensores montados en la cabeza, el robot adquiere constantemente mediciones en 3D del entorno circundante (a una frecuencia de 0,3 Hz). Incluso si el campo de visión está bloqueado por objetos utilizados en el trabajo, Los resultados de medición almacenados y actualizados permiten la ejecución del plan de marcha mientras se lleva un panel o la corrección de la marcha cuando los pies resbalan. (Figura 2).
• El aprendizaje implica una red neuronal convolucional que utiliza una base de datos de imágenes de objetos de trabajo recién construida. El robot puede detectar diez tipos de regiones de objetos 2-D con una alta precisión del 90% o más, incluso contra fondos de bajo contraste o con poca luz (Fig. 3).
• Fue posible construir un sistema de robot altamente confiable y mantener la calidad del software a gran escala (con aproximadamente 250, 000 líneas de código) organizando un entorno de prueba virtual para la inteligencia del robot en el simulador de robot Choreonoid y monitorizando la regresión del software durante 24 horas.

La integración de estas tecnologías ha permitido la instalación autónoma de placas de yeso en las que HRP-5P maneja y transporta grandes, heavy objects at a simulated residential construction site independently.

Específicamente, this work involves the following series of operations.

1. Generate a 3-D map of the surrounding environment, detect objects, and approach the workbench.
2. Lean against the workbench, slide one of the stacked gypsum boards to separate it, and then lift it.
3. While recognizing the surrounding environment, carry the gypsum board to the wall.
4. Lower the gypsum board and stand it against the wall.
5. Using high-precision AR markers, recognize and pick up a tool.
6. Holding a furring strip to keep HRP-5P itself steady, screw the gypsum board into the wall.

R&D on robot intelligence will be promoted using this platform, targeting an alternative source of autonomous manual labor at residential or office building sites, and in assembly of large structures such as aircraft and ships. This will compensate for labor shortages, free people from heavy labor, and help them focus on more high-value-added work.