歩きにくいのはなぜですか？

少なくとも、二本足で。最もよく知られているヒューマノイドロボットの1つであるAsimoは、すでに非常に安定しているようには見えませんが、すでに歩行できます。そして、それは最近の結果です。

私が知る限り、脚は本質的に多次元の非線形システムであり、その制御の理論は「非常に難しい」と「不可能」の境界のどこかにあります。

しかし、たとえば、飛行機も同様に多次元で非線形です。それにもかかわらず、自動操縦装置は数十年前にそれらを十分に制御しています。彼らは何百もの生きている人間の命を彼らに打ち明けるのに十分に信頼されています。

飛行機の操縦がとても簡単なのに、本質的な違いは何ですか？

二足歩行は飛行機の制御が非常に難しいことには同意しません。それはあなたの見方によって異なります。

多くのロボットは歩くことができ（二足歩行）、多くの飛行機は飛行特性または飛行条件のために制御が困難です。ロボットが良い状態で歩くのは簡単です。多くの飛行機を制御するのが非常に困難な多くの気象条件があります。時々、何百人もの人々が乗っている飛行機の中には、このためにbecause落するものがあります。

しかし、ロボットの二足歩行を困難にするものに焦点を当てましょう。それがあなたの本当の質問だと思うので、なぜ歩行ロボットが誰の家にもないのです。

歩くには、環境と重力が力をどのように体に作用させ、動かすかを理解し、反応することが必要です。ほとんどの歩行ロボットは、すべての部品の向きを測定し、重力で向きを示す慣性センサー（内耳など）を備えているため、動きに対する重力の影響を予測（および制御）できます。

環境がどのようにあなたに力を加えるかを理解することはより困難です。硬くて滑らかな表面を歩くのは簡単です。なぜなら、足と床の間の接触がどのようなものであり、それらの間の摩擦が何であるかを推測できるからです。多くの歩行ロボットには、これらの接触を測定するのに役立つ力トルクセンサーが足首にあります。足の裏に接触センサーを持つ人もいます。

不規則または不安定な表面を歩こうとすると、はるかに困難になります。あなたはもはや仮定をすることはできませんが、代わりにリアルタイムで接触の摩擦が何であるかを推定する必要があります。適切なセンサーがないとこれを行うのは難しく、ロボットが歩行環境に関する多くの仮定を念頭に置いて設計された場合、異なる環境では苦労します。摩擦と足のサポートが間違っていると推定した場合、ロボットは滑って転倒します。

それは足の接触です...しかし、もちろん、安定性のために手を使用する環境をナビゲートするとき、私たちは一時的に何かに寄りかかるかもしれません、そして私たちは物にぶつかり、それから回復します。ヒューマノイドロボットで行われている研究を見ると、さまざまなプロジェクトがこれらの問題をすべて調査（そしてある程度は解決）していることがわかります。

次に、歩行が失敗する原因について考えてください。戸口に見えなかった小さな唇があなたをつまずかせます。他とは異なる高さの段差があると、つまずきます。あなたが立っている表面が崩れると、バランスが崩れます。優れた歩行ロボットは、これらすべてを認識して制御する必要があります。したがって、歩行の制御と例外回復の制御だけでなく、制御を別のより適切なアプローチに変更する必要がある場所を予測するための良好な知覚モデルと環境モデルも必要です。

問題は非常に複雑になります。それは制御の問題ではなく、知覚、計画、反射、制御の総合的なシステムであり、設計する必要があります。毎年進歩していますが、人間環境での良好な二足歩行に必要なすべてのセンシング、センサー融合、処理、および作動を備えたシステムの作成には、さらなる進歩が必要です。

歩きにくいのはなぜですか？私が1つを選ばなければならなかったなら、私は知覚がコントロールよりも最も多くの仕事を必要とする領域であると言うでしょう。

まず、すべての強力なシンボルを考慮する必要があります：$

研究は常に$と相反するものであり、必要な資金をすべて獲得することは非常に困難です。一方、飛行機業界は2016年に33ドルBbb-billllllllionの利益を上げています。これは多額の資金であり、パイロットの無力化などの最悪のシナリオのために自動化システムを作成できる人にそれを提供する十分な理由です。等

時間もあります。さらに何年もの間、人々は飛行機での作業に費やされ、人々が空を移動するという特異な目標を完成させてきました。

学問的には、それは別の問題セットです。言及されているように、飛行機は非常に長い間（歩行機械に比べて）開発の継続的な分野でした。着陸装置から推力制御、エルロン操作まで、すべてが広範囲にわたってモジュール化されて改善されています。したがって、これらの手順を自動化する「最初から」のプロセスではありません。

ただし、歩くことはおそらくより複雑な作業です。まず、バランスが取れています。人体は何百万年もかけて設計され、足首をこのように、またはそれを回すための適切なメカニックがすべて皮膚の下にあります。これらのメカニックを複製することは十分に困難ですが、 ）バランスを理解して対応するのは難しい。次に、地形の問題を追加します。いくつかの階段や岩だらけの丘を歩いて、自分自身のバランスをとるのがずっと難しくなりました。そして、歩くときは、足を上げて、基本的に数インチ前に落ちてから、すぐにバランスを取り、足場をつかんで、もう片方の足を持ち上げます。

そうは言っても、ロボット歩行の分野でいくつかのクールな進歩を見逃しているかもしれないし、このボストン・ダイナミクスのビデオに興味があるかもしれません。

数分で、これが機械的および技術的偉業の規模を確実に見るでしょう。

二足歩行ロボットは本質的に不安定です-少しノックすると倒れます。

民間航空機は基本的に安定しています-少しの突風がそれをコースから外れさせるかもしれませんが、それは正しい方向に飛行し続け、単に空から落ちません。

リラックスした安定性を備えた航空機は存在しますが、リラックスした安定性のために、かなり複雑な自動制御システムを使用して制御できるのはごく最近です。

ダイナミックウォーキング

二足歩行がより難しい理由は、box2dやhavokなどのリアルな物理シミュレーションがコンピューター履歴の新しい概念であるためです。物理エンジンを利用した最初の広く知られたゲームは、Angry Birds（2009）です。その後、QWOPシミュレーターなどが登場しました。

最初の調査は、MITラボでMarc Raibertのもとで行われました。彼は片足ロボットを構築するだけでなく、SIGGRAPH 1991の要件を満たすコンピューターアニメーションも作成しました。その後、Boston Dynamicsは最初に新しいアルゴリズム内で物理シミュレーションを開発し、テストしました。歩行キャラクターをサポートする消費者市場向けの最初のゲームエンジンは、2000年頃にプログラムされたNaturalMotion Euphoriaでした。その前は、コンピューターハードウェアは物理学をリアルタイムでシミュレートするほど速くありませんでした。物理エンジン上のBipedコントローラーは、シミュレーションが適切に高速で動作する場合にのみ発明できます。

飛行機の自動操縦

飛行機の自動操縦装置が存在することや、ボーイングA380を着陸させることができることは、単に間違っています。X-47Bのような現在の軍用ドローンでさえ、着陸のためにループ内の人間が必要です（x-47b航空機の開発テストで学んだ教訓、21ページ「ミッションオペレーターはコーダーと直接協力して計画を開発/検証しました」）。スチームパンクの世界でのみ、自律型飛行機が利用可能であり、適切に機能します。