Robots Lopen Sneller Met Nieuw Ontwikkelde Flexibele Voeten

Roboticisten aan de University of California San Diego hebben flexibele voeten voor robots ontwikkeld. De nieuwe technologie kan ertoe leiden dat robots 40 procent sneller lopen op oneffen terreinen zoals kiezelstenen en houtsnippers.

De nieuwe ontwikkeling is belangrijk voor een verscheidenheid aan verschillende toepassingen, vooral zoek- en reddingsmissies.

Het onderzoek zal worden gepresenteerd op de RoboSoft-conferentie, die virtueel zal zijn en plaatsvindt tussen 15 mei en 15 juli 2020.

Emily Lathrop is een PhD-student aan de Jacobs School of Engineering van de UC San Diego en de eerste auteur van het artikel.

“Robots moeten in staat zijn om snel en efficiënt te lopen op natuurlijk, oneffen terrein, zodat ze overal kunnen gaan waar mensen kunnen gaan, maar misschien niet moeten”, zei Lathrop.

Michael T. Tolley is een professor in de afdeling Mechanische en Aerospace Engineering van de UC San Diego. Hij is de senior auteur van het artikel.

“Meestal kunnen robots alleen beweging controleren op specifieke gewrichten”, zei Tolley. “In dit onderzoek hebben we aangetoond dat een robot die de stijfheid en dus de vorm van zijn voeten kan controleren, traditionele ontwerpen overtreft en in staat is om zich aan te passen aan een breed scala aan terreinen.”

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

Flexibele Robotvoeten

De flexibele robotvoeten bestaan uit een latex membraan dat is gevuld met koffiedik. De koffiedik kan heen en weer gaan tussen het gedragen van een vaste en een vloeibare vorm. Het mechanisme dat granulatie media, zoals de koffiedik, in staat stelt om op deze manier te functioneren, wordt granulatie-verstarring genoemd. Als gevolg hiervan kunnen de robots sneller lopen en hebben ze een betere grip.

Als de robotvoeten de grond raken, worden ze stevig en passen ze zich aan aan het oppervlak om een stevige basis te creëren. Als ze bewegen, ontstijven de voeten en worden ze losser tussen de stappen, en worden steunstructuren gebruikt om ze te helpen flexibel te blijven terwijl ze verstard zijn.

Deze flexibele voeten waren de eerste van hun soort die op oneffen oppervlakken werden getest.

De onderzoekers hebben de voeten geïnstalleerd op een hexapod-robot en hebben een onboard-systeem ontworpen en gebouwd. Het onboard-systeem is in staat om negatieve druk en positieve druk te genereren om de voeten te ontstijven en te verstarden tussen elke stap. Om de voeten te verstarden, verwijdert een vacuümpomp lucht tussen de koffiedik. Ze kunnen ook passief worden verstard als het gewicht van de robot de lucht uit de koffiedik perst.

Oneffen Oppervlakken

De robot is getest op een verscheidenheid aan verschillende oppervlakken, waaronder vlakke grond, houtsnippers en kiezelstenen, met en zonder de flexibele voeten. De resultaten waren dat passieve verstarring het meest effectief is op vlakke grond en actieve verstarring het beste is op losse stenen.

Met de flexibele voeten konden de benen van de robot de grond beter grijpen, wat op zijn beurt de snelheid van de robot verhoogde. Dit was vooral waar toen de robot omhoog liep op hellende en oneffen terrein.

Nick Gravish is een professor in de afdeling Mechanische en Aerospace Engineering van de UC San Diego en mede-auteur van het onderzoek.

“De natuurlijke wereld is vol met moeilijke gronden voor lopende robots – glibberige, rotsachtige en zachte substraten maken lopen ingewikkeld”, zei Gravish. “Voeten die zich kunnen aanpassen aan deze verschillende soorten grond, kunnen helpen om de mobiliteit van robots te verbeteren.”

De onderzoekers zullen nu proberen om zachte sensoren op de onderkant van de voeten te integreren, wat het mogelijk maakt om een elektronisch controlebord te gebruiken. Het elektronisch controlebord zou het type grond kunnen identificeren waarover de robot zal lopen en of de voeten actief of passief moeten worden verstard. De onderzoekers zullen ook blijven werken aan het verbeteren van ontwerp- en controle-algoritmen voor betere efficiëntie.