Roboty chodzą szybciej dzięki nowo opracowanym elastycznym stopom

Robotycy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opracowali elastyczne stopy dla robotów. Nowa technologia może spowodować, że roboty będą chodzić o 40 procent szybciej na nierównych powierzchniach, takich jak kamienie i wióry drzewne.

Nowy rozwój jest ważny dla różnych aplikacji, zwłaszcza misji poszukiwawczo-ratunkowych.

Badania zostaną przedstawione na konferencji RoboSoft, która odbędzie się wirtualnie między 15 maja a 15 lipca 2020 roku.

Emily Lathrop jest doktorantką w Jacobs School of Engineering na UC San Diego i pierwszym autorem artykułu.

„Roboty muszą być w stanie chodzić szybko i wydajnie po naturalnych, nierównych powierzchniach, aby mogły iść wszędzie, gdzie ludzie, ale może nie powinni”, powiedziała Lathrop.

Michael T. Tolley jest profesorem w Departamencie Mechanicznym i Lotniczym na UC San Diego. Jest senior autorem artykułu.

“Zwykle roboty są w stanie kontrolować ruch tylko w określonych stawach”, powiedział Tolley. “W tej pracy pokazaliśmy, że robot, który może kontrolować sztywność i kształt swoich stóp, przewyższa tradycyjne projekty i jest w stanie dostosować się do różnych rodzajów powierzchni”.

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

Elastyczne stopy robota

Elastyczne stopy robota składają się z membrany lateksowej wypełnionej ziarnami kawy. Ziarna kawy mogą przechodzić od stanu stałego do ciekłego. Mechanizm, który pozwala na takie zachowanie się ziaren, nazywa się zablokowaniem ziaren. W efekcie roboty mogą chodzić szybciej i mają lepszą przyczepność.

Gdy stopy robota dotykają podłoża, stają się twarde i dostosowują się do powierzchni, aby utworzyć stabilne podparcie. Gdy się poruszają, stopy rozluźniają się i tracą sztywność między krokami, a struktury nośne pomagają im utrzymać elastyczność podczas zablokowania.

Te elastyczne stopy były pierwszymi, które zostały przetestowane na nierównych powierzchniach.

Naukowcy zainstalowali stopy na robocie hexapod i zaprojektowali i zbudowali system na pokładzie. System ten jest w stanie generować ujemne i dodatnie ciśnienie w celu rozluźnienia i zablokowania stóp między każdym krokiem. Aby zablokować stopy, pompa próżniowa usuwa powietrze między ziarnami kawy. Mogą one również być biernie zablokowane, jeśli ciężar robota wypiera powietrze z ziaren kawy.

Nierówne powierzchnie

Robot został przetestowany podczas chodzenia po różnych powierzchniach, w tym po płaskim podłożu, wiórach drzewnych i kamieniach, z i bez elastycznych stóp. Wyniki pokazały, że bierny zblokowanie jest najbardziej skuteczne na płaskim podłożu, a aktywne zablokowanie jest najlepsze na luźnych kamieniach.

Z elastycznymi stopami nogi robota lepiej trzymały się podłoża, co zwiększyło jego prędkość. Było to szczególnie widoczne, gdy robot szedł po nachylonych i nierównych powierzchniach.

Nick Gravish jest profesorem w Departamencie Mechanicznym i Lotniczym na UC San Diego i współautorem badania.

“Świat naturalny jest pełen wyzwań dla chodzących robotów – śliskie, kamieniste i miękkie podłoża utrudniają chodzenie”, powiedział Gravish. “Stopy, które mogą dostosować się do tych różnych rodzajów podłoża, mogą pomóc robotom poprawić mobilność”.

Naukowcy będą teraz próbowali zintegrować miękkie sensory na dolnej stronie stóp, co pozwoli na wykorzystanie elektronicznej płyty sterującej. Płyta sterująca będzie identyfikować rodzaj podłoża, po którym robot ma chodzić, i czy stopy powinny być aktywnie lub biernie zablokowane. Naukowcy będą również kontynuować poprawianie projektów i algorytmów sterowania w celu uzyskania lepszej wydajności.