Det är inte så lätt att gå

Det är lång väg att gå för robotingenjörer som försöker kopiera det mänskliga rörelsemönstret att gå på två ben.

Skrivet av David Catchpoole
översatt av Erik Österlund (Genesis.nu)

123rf.com

Under nästan 50 år har ingenjörer världen över försökt bygga humanoidrobotar som kan gå stabilt och effektivt som människor gör. Framsteg har gjorts men man är fortfarande långt ifrån att uppnå målet.

Bara att efterlikna ett av kroppens sammansatta led- och muskelsystem som används för att gå, det vill säga ankel-/fotkomplexet eller knäet eller höft-/bäcken komplexet, ger stora tekniska utmaningar.

En idealisk robotfot, till exempel, som en ny studie påpekade,¹ skulle ha åtminstone dessa tre mänskliga egenskaper: en flexibel häl (stötdämpning), tåböjning (energieffektivitet, upprättstående vid stillastående) och förmågan hos ett flexibelt fotvalv att bli styvt vid kritiska moment under varje steg (hushålla med energin -imitera ankarsystemet för den mänskliga foten, att hålla muskler och ledband lagom sträckta under gångens olika faser, och stötdämpningen).

Samtidigt måste en robotankel kunna lagra och ge ut energi vid lämpliga tillfällen under varje steg för att uppnå energieffektiviteten hos den mänskliga fotleden.

Vad har hittills gjorts för framsteg för att genomföra dessa funktioner i fotledskomplexet? ”På grund av sin tekniska komplexitet”, säger studien ”är alla dessa mänskliga egenskaper fortfarande inte möjliga att genomföra i en enda fotledslösning.”¹

Vidare är den övergripande utmaningen för ingenjörer samspelet mellan de olika komponenterna som är inblandade i hur en människa går – en nyckel till stabilitet och effektivitet. Titta på knäet. Det är den centrala punkten för många av benmusklerna som är avgörande för att kunna gå framåt. De spelar en central roll för energiöverföringen mellan knä, höft och fotled. Man har kunnat visa i robotar att tåledens påverkan på gången kan minska hastigheten med vilken knälederna måste röra sig, och samtidigt öka gånghastigheten och steglängden.

Men samspelet är ännu mer komplext² - inte bara mellan mekaniska och morfologiska (strukturella) mekanismer, men också neurala (nerv-/signal-) system. Studien säger om detta:

123rf.com

”Som ett resultat visar människor mycket robusta, mångsidiga och energieffektiva funktionella förmågor inom ett stort antal rörelseförhållanden. Processen att överföra sådana förmågor till robotar är inte enkel, eftersom man fortfarande är långt ifrån att förstå det komplexa samspelet mellan de sensomotoriska mekanismerna som är inblandade i människans gång.”¹

” … eftersom man fortfarande är långt ifrån att förstå …” Det är inte konstigt att tvåbenta prototyper hittills inte klarar av ojämn/ostrukturerad terräng och har problem på olika sätt med ”onaturliga rörelser”, ”sådant som kräver mycket energi”, ”höga krav på datoreffektivitet”, ”fasthet” eller att vara ”ganska känslig för yttre störningar”. Så det är inte att undra på att det fortfarande är ”en människa som är den gyllene standarden för en tvåbent effektiv gång.”¹

Ta då i beaktande källan till den ”gyllene standarden”. Tänk på det mål-inriktade och intensiva tänkandet av fokuserade tekniska sinnen som intensivt försöker kopiera den standarden. Visst talar detta mot den uppfattningen att en process utan mål, utan tanke, en ”naturlig” process, kan tillskrivas framgången med att ha ändrat en förmodad fyrfotagång hos våra förfäder, till att bli som vår tvåbensgång. Snarare, som Bibeln säger, skapade Gud oss med förmågan att gå – på ett idealt sätt, med Honom (1 Mos 5:22,  24;  6:9;  2 Kor 6:16).