Когда Уолт Дисней создавал Микки Мауса и героев других популярных мультфильмов, он, вероятно, даже и не задумывался о том, что в будущем кто-нибудь попытается "оживить" этих мультяшных персонажей в реальном мире. Однако, современные компьютерные технологии и робототехника делает возможным такое воплощение, чем и воспользовались исследователи из Disney Research. Усилиями этих исследователей при помощи технологий трехмерной печати был создан небольшой специализированный робот, программное обеспечение которого позволяет ему ходить, точно копируя комичную походку мультипликационных персонажей.
Команда из Disney Research, Питсбург, возглавляемая Кацу Ямане (Katsu Yamane), произвела детальный анализ движений множества персонажей мультфильмов. И на основе полученных данных была разработана конструкция робота, двигательная система которого, построенная на базе напечатанных на трехмерном принтере суставов и серводвигателей, позволяет ему копировать комичную походку настолько точно, насколько это вообще возможно.
"Самая большая проблема заключается в том, что когда мультипликаторы создают своих персонажей, они абсолютно не учитывают законов реальной физики и динамики" - рассказывает Кацу Ямане, - "И нам пришлось изрядно постараться для того, чтобы совместить принципы движения в мультяшном мире, где обычные законы физики действуют далеко не всегда, с принципами движения в реальном мире".
"И самым важным является то, что несмотря на массу физических ограничений, мы не капли не пожертвовали особенностями стиля и качества передвижения" рассказывает Кацу Ямане, - "Если "одеть" нашего робота соответствующим образом, то не каждый сможет заметить разницу между ним и его мультяшным аналогом".
Разрабатывая конструкцию, группа сначала сосредоточилась на реализации нижней части робота. "Ходьба - это тот самый момент, когда законы реальной физики проявляются в максимальной степени" - рассказывает Ямане, - "Решив проблемы с нижней половиной тела, мы затем перенесли все принципы движения и на верхнюю половину".
При разработке конструкции робота исследователям пришлось пойти на неизбежные компромиссы. Анализ движений мультяшных персонажей показал, что в самом тяжелом случае конечности персонажей "имеют" минимум по три сустава, наделенные тремя степенями свободы. Естественно, установка девяти приводов в каждой конечности робота является далеко непрактичным делом, а полная имитация комичной мультяшной походки невозможна с физической точки зрения, робот в любом случае должен терять равновесие и падать.
Но, проведя более глубокий анализ движений, исследователи пришли к выводу, что можно получить максимально приближенную к реальности имитацию весьма простым способом. Для этого требуется лишь создание ног необычного строения, каждая из которых обладает всего тремя степенями свободы - одной в коленном суставе и двумя в лодыжке.
Из-за того, что суставы робота отличаются от суставов персонажей, исследователям не удалось полностью скопировать движение ног персонажа. Но, вместо этого, им удалось заставить двигаться конечности робота точно по траекториям, по которым движутся конечности персонажей. И в этом случае им пришлось пойти на ряд компромиссов, в числе которых является и то, что опорная нога робота всегда должна касаться поверхности.
Получив в свое распоряжение данные о траекториях движения конечностей робота, исследователи провели их дополнительную оптимизацию для гарантии того, что робот всегда будет находиться в устойчивом состоянии. И с тем, что получилось у исследователей в результате всего описанного выше, можно ознакомиться на приведенном ниже видеоролике.