Проприоцепция — это «ощущение» роботом положения собственных частей: под каким углом стоят суставы, как расположены звенья манипулятора или конечности относительно корпуса. По аналогии с человеком, который с закрытыми глазами чувствует, согнута ли его рука, робот с проприоцепцией «знает» конфигурацию своего тела, не глядя на него со стороны. Это основа устойчивого и точного движения.
В робототехнике проприоцепцию обеспечивают внутренние датчики, встроенные в саму конструкцию:
- Энкодеры на суставах — сообщают углы поворота сочленений.
- Инерциальные датчики (IMU: гироскоп + акселерометр) — дают ориентацию и наклон корпуса.
- Датчики силы и момента — оценивают усилие в приводах и на захвате.
Собрав данные этих сенсоров, система управления в любой момент времени восстанавливает полную «позу» робота и рассчитывает, как двигаться дальше.
Проприоцепцию принято противопоставлять экстероцепции — восприятию внешнего мира. Лидар, камеры, радар и ультразвуковые датчики отвечают за экстероцепцию: они говорят роботу, что находится вокруг него. Проприоцептивные же датчики говорят, что происходит с ним самим. Для полноценной работы робот использует и то, и другое: например, шагающий или гуманоидный робот удерживает равновесие за счёт проприоцепции (углы суставов, наклон корпуса) и одновременно обходит препятствия за счёт экстероцепции (лидар, камеры).
Особенно критична проприоцепция для сложных систем — двуногих и четвероногих роботов, антропоморфных манипуляторов, — где нужно постоянно контролировать десятки степеней свободы. Чем богаче проприоцептивная обратная связь, тем более плавно, устойчиво и человекоподобно способен двигаться робот.
Источники:
- Проприоцепция // Википедия. URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Проприоцепция
- Проприоцепция и сенсорика роботов // Habr (СберБанк). URL:https://habr.com/ru/companies/sberbank/articles/888186/
