Vitenskapsmenn utvikler ny formel for energivennlige roboter

Hærens vitenskapsmenn har utviklet en ny formel som gir nye innsikter i hvordan en energivennlig robott med bein kan bygges.

Artikkelen ble publisert i PLOS One. 

Endring av hærens kjøretøyutvikling

U.S. Army Combat Capabilities Development Command, eller DEVCOM, sammen med Army Research Laboratorys Dr. Alexander Kott, Sean Gart og Jason Pusey, utvikler nye ideer for å bygge autonome militære robotter med bein. Teamet fokuserer på å gjøre dem like effektive som andre mobile systemer på bakken. 

Bruken av slike systemer kan endre hærens kjøretøyutvikling, og ifølge vitenskapsmennene, vet de ikke ennå hvorfor leggede, hjulende og sporedde systemer passer inn i samme kurve, men de nye funnene er et skritt fremover.

“Hvis kjøretøyutviklere finner en bestemt design som vil kreve mer kraft enn det som er mulig med tanke på en rekke virkelige begrensninger, kan den nye formelen peke på spesifikke behov for forbedret kraftoverføring og generering, eller å tenke om massen og hastighetskravene til kjøretøyet,” sa Gart.

Utvikling av den nye formelen

Vitenskapsmennene ble inspirert av en formel fra 1980-årene som viser sammenhenger mellom masse, hastighet og kraftforbruk hos dyr, og de utviklet en ny formel som kan brukes på en rekke leggede, hjulende og sporedde systemer, som f.eks. robotter på bakken.

Teamet tror de er de første som har samlet og studert sammenhengene som kommer frem fra disse dataene, til tross for at de har vært tilgjengelige i 30 år. Funnene viser at leggede systemer er like effektive som hjulende og sporedde plattformer.

Kott er laboratoriets sjefsforsker. 

“I verden av ubemannede kampfly og intelligente ammunisjoner, er det en voksende rolle for infanteri som kan rykke frem, ofte i flere dager, og angripe i de mest vanskelige terrengetypene, som fjell, tette skoger og bymiljøer,” sa Kott. “Dette er fordi slike terrengetyper gir den beste dekkelsen og skjulelse mot ubemannede fly. Det krever at infanteriet må bli assistert av kjøretøy som kan bevege seg lett i slike brutte terrengetyper. Leggede kjøretøy – muligens autonome – ville være svært nyttige.”

Energi-effektivitet

Ifølge Kott, er ett av problemene med leggede robotter at de ser ut til å ha dårlig energi-effektivitet, og dette kan begrense samarbeidet med soldatene. 

“I de siste 30 årene, har USAs militære vitenskapsmenn adresse en rekke utfordringer i utviklingen av autonome kjøretøy,” sa Kott. “Bakkjøretøy som manøvrerer på hjul eller spor, og fly som ligner små fly, som vi kaller faste vinger og små helikoptre, som er roterende vinger, er nå mer stille og lettere å integrere i troppeformasjoner. Men for leggede plattformer, er det mange hindringer som fortsatt er uløste, og en av de største er å gjøre dem energi-vennlige.”

Soldatene kan ikke engasjere seg i å bære drivstoff eller batterier for “energi-tørste leggede robotter,” sa han.

Med den nye formelen, fant teamet ut at menneskeskapte leggede plattformer burde være like effektive som hjulende og sporedde plattformer. 

Teamet samlet inn diverse data om mobile systemer på bakken og studerte kombinasjoner av systemer som Ford Model T. 

Ifølge Gart, vil forskningen hjelpe designerne med å bestemme avveininger mellom kraft, hastighet og masse for fremtidige terrestriske robotter til forsvarsformål. 

Formelen kunne også approksimere mengden kraft som kreves av et kjøretøy.

“Hæren må utvikle realistiske, men ambisiøse mål for avveininger mellom kraft, hastighet og masse for fremtidige terrestriske robotter,” sa Kott. “Det er uønsket å basere slike mål på nåværende erfaring, fordi militær utstyr ofte utvikles og brukes i mange år og til og med tiår; derfor må spesifikererne og designerne av slike utstyr basere målene – konkurranse- og oppnåelige – på fremtidige teknologiske muligheter som ikke nødvendigvis er fullstendig forstått på design-tiden.”