Roboti chodí rychleji s nově vyvinutými flexibilními nohami

Robotici na University of California San Diego vyvinuli flexibilní nohy pro roboty. Nová technologie může vést k tomu, že roboti budou chodit o 40 procent rychleji na nerovných površích, jako jsou kamínky a dřevěné štěpky.

Tento nový vývoj je důležitý pro řadu různých aplikací, zejména pro mise vyhledávání a záchrany.

Výzkum bude prezentován na konferenci RoboSoft, která se bude konat virtuálně mezi 15. květnem a 15. červencem 2020.

Emily Lathrop je doktorandka na Jacobs School of Engineering na UC San Diego a první autorka článku.

„Roboti potřebují být schopni chodit rychle a efektivně na přírodních, nerovných površích, aby mohli jít všude, kam mohou jít lidé, ale možná by neměli,“ řekla Lathrop.

Michael T. Tolley je profesor na katedře mechanického a aerokosmického inženýrství na UC San Diego a senior autor článku.

“Obvykle jsou roboti schopni ovládat pohyb pouze v určitých kloubech,” řekl Tolley. “V této práci jsme ukázali, že robot, který může ovládat tuhost a tvar svých nohou, překonává tradiční návrhy a je schopen přizpůsobit se širokému spektru povrchů.”

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

Flexibilní robotické nohy

Flexibilní robotické nohy se skládají z latexové membrány, která je naplněna kávovými zrny. Kávová zrna jsou schopna přecházet mezi pevným a kapalným stavem. Mechanismus, který umožňuje granulárnímu médiu, jako jsou kávová zrna, chovat se tímto způsobem, se nazývá granulární zablokování. Díky tomu mohou roboti chodit rychleji a mají lepší grip.

Když robotické nohy dotknou se země, stanou se pevnými a přizpůsobí se povrchu, aby vytvořily pevný základ. Když se pohybují, nohy se rozblokují a uvolní mezi kroky a podpůrné struktury se spoléhají na to, aby zůstaly flexibilní, zatímco jsou zablokované.

Tyto flexibilní nohy byly první svého druhu, které byly testovány na nerovných površích.

Výzkumníci nainstalovali nohy na hexapod robota a navrhli a postavili systém na palubě. Systém na palubě je schopen generovat negativní tlak a pozitivní tlak, aby rozblokoval a zablokoval nohy mezi kroky. Pro zablokování nohou se používá vakuová pumpa, která odstraní vzduch mezi kávovými zrny. Nohy lze také pasivně zablokovat, pokud váha robota vytlačí vzduch z mezi kávových zrn.

Nerovné povrchy

Robot byl testován na chůzi na různých površích, včetně rovné země, dřevěných štěpků a kamínků, s a bez flexibilních nohou. Zjistilo se, že pasivní zablokování je nejúčinnější na rovné zemi a aktivní zablokování je nejlepší na volných kamínkách.

S flexibilními nohami byly nohy robota schopny lépe držet se země, což zvýšilo jeho rychlost. To bylo zejména pravdivé, když robot šel po schodech a nerovných površích.

Nick Gravish je profesor na katedře mechanického a aerokosmického inženýrství na UC San Diego a spoluautor studie.

“Přirozený svět je plný náročných povrchů pro chodící roboty – kluzké, skalnaté a měkké substráty všechny činí chůzi komplikovanou,” řekl Gravish. “Nohy, které mohou přizpůsobit se těmto různým typům povrchů, mohou pomoci robotům zlepšit mobilitu.”

Výzkumníci se nyní pokusí začlenit měkké senzory na spodní straně nohou, které umožní použití elektronické řídicí desky. Elektronická řídicí deska by identifikovala typ povrchu, po kterém robot bude chodit, a zda nohy potřebují být aktivně nebo pasivně zablokované. Výzkumníci také budou pokračovat ve zlepšování návrhu a algoritmů pro lepší efektivitu.