Robotter går raskere med nyutviklede fleksible føtter

Roboticere ved University of California San Diego har utviklet fleksible føtter for roboter. Den nye teknologien kan føre til at roboter går 40 prosent raskere på ujevn terreng som stein og treflis.

Den nye utviklingen er viktig for en rekke ulike anvendelser, spesielt redningsaksjoner.

Forskningen vil bli presentert på RoboSoft-konferansen, som vil være virtuell og finne sted mellom 15. mai og 15. juli 2020.

Emily Lathrop er en ph.d.-student ved Jacobs School of Engineering ved UC San Diego og første forfatter av artikkelen.

“Robotene må kunne gå raskt og effektivt på naturlig, ujevn terreng, så de kan gå overalt mennesker kan gå, men kanskje ikke burde,” sa Lathrop.

Michael T. Tolley er en professor i Department of Mechanical and Aerospace Engineering ved UC San Diego. Han er seniorforfatter av artikkelen.

“Vanligvis kan roboter bare kontrollere bevegelse i bestemte ledd,” sa Tolley. “I dette arbeidet viste vi at en robot som kan kontrollere stivheten og dermed formen på føttene, overgår tradisjonelle design og kan tilpasse seg en rekke ulike terreng.”

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

Fleksible robotføtter

De fleksible robotføttene består av en latexmembran som er fylt med kaffebønner. Kaffebønnene kan gå frem og tilbake mellom å være en fast og en flytende substans. Mekanismen som gjør at granulære medier, som kaffebønnene, kan oppføre seg på denne måten, kalles granulær jamming. Dette gjør at robotene kan gå raskere og har bedre grep.

Når robotføttene berører bakken, blir de faste og tilpasser seg overflaten for å etablere fast fotfeste. Når de beveger seg, løsner føttene opp og blir fleksible igjen mellom skrittene, og støttekonstruksjoner blir brukt for å hjelpe dem å forbli fleksible mens de er jammet.

Disse fleksible føttene var de første av sitt slag som ble testet på ujevn terreng.

Forskerne monterte føttene på en hexapod-robot, og de designet og bygde et onboard-system. Onboard-systemet er i stand til å generere negativt trykk og positivt trykk for å løse opp og jamme føttene mellom hvert skritt. For å jamme føttene, fjerner en vakuum-pumpe luften mellom kaffebønnene. De kan også være passivt jammet hvis vekten av roboten tvinger luften ut fra mellom kaffebønnene.

Ujevn terreng

Roboten ble testet på en rekke ulike overflater, inkludert flat bakke, treflis og stein, med og uten de fleksible føttene. Funnet var at passiv jamming er mest effektiv på flat bakke og aktiv jamming er best på løs stein.

Med de fleksible føttene, kunne robotens ben gripe bakken bedre, noe som økte hastigheten. Dette var spesielt sant når roboten gikk oppover og på ujevn terreng.

Nick Gravish er en professor i UC San Diego Department of Mechanical and Aerospace Engineering og medforfatter av studien.

“Den naturlige verden er full av utfordringer for gående roboter – glatte, steinete og myke underlag gjør det komplisert å gå,” sa Gravish. “Føtter som kan tilpasse seg disse ulike typene bakke, kan hjelpe robotene å forbedre mobiliteten.”

Forskerne vil nå prøve å inkorporere myke sensorer på undersiden av føttene, som vil tillate en elektronisk kontrollbord å bli brukt. Det elektroniske kontrollbordet vil kunne identifisere typen bakke som roboten skal gå over og om føttene trenger å være aktivt eller passivt jammet. Forskerne vil også fortsette å forbedre design og kontrollalgoritmer for bedre effektivitet.