روبوتات تمشي أسرع مع أقدام مرنة تم تطويرها حديثًا

قام روبوتيون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو بتطوير أقدام مرنة للروبوتات. يمكن أن يؤدي هذا التكنولوجيا الجديد إلى روبوتات تمشي بسرعة 40 في المائة على أسطح غير متساوية مثل الحصى والرقام.

التطوير الجديد مهم للعديد من التطبيقات المختلفة، خاصة في بعثات البحث والإنقاذ.

سيتم تقديم البحث في مؤتمر RoboSoft، الذي سيكون افتراضيًا وسيتم عقده بين 15 مايو و 15 يوليو 2020.

إميلي لاثروب هي طالبة دكتوراه في مدرسة الهندسة جاكوبس في جامعة كاليفورنيا سان دييغو وهي المؤلفة الأولى للورقة.

قال لاثروب: “الروبوتات تحتاج إلى أن تمشي بسرعة وفعالية على التضاريس الطبيعية غير المتساوية حتى تتمكن من الذهاب إلى كل مكان يمكن للبشر الذهاب إليه، ولكن ربما لا ينبغي لهم ذلك”.

مايكل تي تولي هو أستاذ في قسم الهندسة الميكانيكية والفضائية في جامعة كاليفورنيا سان دييغو وهو المؤلف الرئيسي للورقة.

قال تولي: “عادة، لا تتمكن الروبوتات من التحكم في الحركة إلا في المفاصل المحددة. في هذا العمل، أظهرنا أن روبوتًا يمكنه التحكم في صلابة وشكل قدميه يتفوق على التصاميم التقليدية ويمكنه التكيف مع مجموعة واسعة من التضاريس”.

https://www.youtube.com/watch?v=rVKKwbaojAo&feature=emb_logo

أقدام روبوتية مرنة

تتكون الأقدام الروبوتية المرنة من غشاء لاتكس مليء ببذور القهوة. يمكن لبذور القهوة أن تنتقل بين الحالة الصلبة والسائلة. آلية عمل هذه الظاهرة تسمى تجميد حبيبي. ونتيجة لذلك، يمكن للروبوتات أن تمشي بسرعة أكبر ولديها قبضة أفضل.

عندما تلمس أقدام الروبوت الأرض، تصبح صلبة وتتكيف مع السطح لتحقيق قاعدة صلبة. عندما تتحرك، تفكك الأقدام وتتخلص بين الخطوات، وتعتمد على هياكل داعمة لمساعدتها على البقاء مرنة أثناء التجميد.

كانت هذه الأقدام المرنة هي الأولى من نوعها التي تم اختبارها على أسطح غير متساوية.

قام الباحثون بتثبيت الأقدام على روبوت سداسي الأرجل، وقاموا بتصميم وبناء نظام متكامل. يمكن للنظام المتكامل توليد ضغط سالب وضغط موجب لتفكيك وتجميد الأقدام بين كل خطوة. لتحقيق التجميد، يزيل مضخمة التفريغ الهواء بين بذور القهوة. كما يمكن أن يتم تجميدها بشكل سلبي إذا قامت وزن الروبوت بضغط الهواء خارج بذور القهوة.

أسطح غير متساوية

تم اختبار الروبوت وهو يمشي على مجموعة متنوعة من الأسطح، بما في ذلك الأرض المسطحة والرقام والحصى، مع وبدون الأقدام المرنة. كانت النتائج أن التجميد السلبي هو الأكثر فعالية على الأرض المسطحة، والتجميد النشط هو الأفضل على الصخور الحرة.

مع الأقدام المرنة، تمكنت أرجل الروبوت من الإمساك بالارض بشكل أفضل، مما زاد من سرعته. كان هذا صحيحًا بشكل خاص عندما كان الروبوت يمشي على منحدرات وعلى تضاريس غير متساوية.

نيك جرافيش هو أستاذ في قسم الهندسة الميكانيكية والفضائية بجامعة كاليفورنيا سان دييغو وهو من مؤلفي الدراسة.

قال جرافيش: “العالم الطبيعي مليء bằng أسطح صعبة للمشي، الأسطح الزلقة والصخرية واللزجة تجعل المشي معقدًا. الأقدام التي يمكنها التكيف مع هذه الأنواع المختلفة من الأسطح يمكن أن تساعد الروبوتات على تحسينmobilityها”.

سيحاول الباحثون الآن دمج حساسات لينة في الجزء السفلي من الأقدام، مما سيمكن من استخدام لوحة تحكم إلكترونية. ستحدد اللوحة الإلكترونية نوع الأرض التي سيمشي عليها الروبوت وما إذا كانت الأقدام تحتاج إلى تجميد نشط أو سلبي. سيستمر الباحثون أيضًا في تحسين تصميم الخوارزميات للتحكم لأفضل كفاءة.