Робототехника
Двуногий робот сочетает в себе ходьбу и полет, чтобы перемещаться по пересеченной местности
Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали двуногого робота, который сочетает в себе ходьбу и полет для создания нового типа передвижения. Эта новая комбинация позволяет роботу выполнять сложные движения.
Робот представляет собой смесь шагающего робота и летающего робота, и он называется LEONARDO, или сокращенно LEO. Он может ходить по слэклайну, прыгать и кататься на скейтборде.
Робот был разработан командой Центра автономных систем и технологий Калифорнийского технологического института (CAST), и это первый робот, который использует многосуставные ноги и пропеллерные двигатели для достижения контроля над своим балансом.
Исследование было опубликовано 6 октября в Наука робототехника.
Сун-Джо Чанг — автор-корреспондент и профессор Брена в области аэрокосмических и динамических систем управления.
«Мы черпали вдохновение в природе. Подумайте о том, как птицы могут взмахивать крыльями и прыгать, перемещаясь по телефонным линиям», — говорит Чанг. «Сложное, но интригующее поведение происходит, когда птицы переключаются между ходьбой и полетом. Мы хотели понять и извлечь из этого урок».
«Существует сходство между тем, как человек в реактивном костюме управляет своими ногами и ступнями при посадке или взлете, и тем, как LEO использует синхронизированное управление распределенными двигателями на основе пропеллеров и суставами ног», — добавляет Чанг. «Мы хотели изучить интерфейс ходьбы и полета с точки зрения динамики и управления».
Двуногие роботы
Двуногие роботы используют движения, подобные человеческим, для навигации по местности в реальном мире, и эти движения могут включать в себя бег или прыжки. Однако пересеченная местность часто затрудняет это. Летающие роботы способны легко перемещаться по этой самой пересеченной местности, пролетая над ней, но им также мешает высокий расход энергии во время полета и ограниченная грузоподъемность.
Кьюнам Ким — научный сотрудник Калифорнийского технологического института и соавтор статьи.
«Роботы с мультимодальной способностью передвижения могут перемещаться в сложных условиях более эффективно, чем традиционные роботы, путем соответствующего переключения между доступными им средствами передвижения. В частности, LEO стремится преодолеть разрыв между двумя разрозненными областями воздушного и двуногого передвижения, которые обычно не переплетаются в существующих роботизированных системах», — говорит Ким.
Развитие гибридного движения
Исследователи попытались обойти это, полагаясь на гибридное движение между ходьбой и полетом. LEO имеет легкие опоры, которые снимают нагрузку с двигателей, поддерживая большой вес.
Патрик Спилер является соавтором статьи.
«В зависимости от типов препятствий, которые ему необходимо преодолеть, LEO может выбрать либо ходьбу, либо полет, либо их сочетание по мере необходимости. Кроме того, LEO способен выполнять необычные маневры передвижения, которые даже от людей требуют мастерства равновесия, например ходьба по слэклайну и катание на скейтборде», — говорит Шпилер.
LEO имеет высоту 2.5 фута и имеет две ноги с тремя приводными соединениями, а также четыре пропеллерных двигателя, которые установлены под углом на плечах робота. Пропеллеры LEO помогают удерживать его в вертикальном положении во время ходьбы, а приводы ног изменяют положение ног, чтобы сместить центр масс робота вперед, что он делает с помощью синхронизированного контроллера ходьбы и полета. Когда LEO летит, он работает как дрон и использует только пропеллеры.
Елена-Сорина Лупу — аспирант Калифорнийского технологического института и соавтор статьи.
«Благодаря его пропеллерам вы можете толкать или толкать LEO с большой силой, фактически не опрокидывая робота», — говорит Лупу.
Теперь команда будет стремиться улучшить характеристики LEO, разработав более жесткую конструкцию опор, способную выдерживать больший вес, а также увеличить силу тяги винтов. Другая цель — сделать LEO более автономным и оснастить его недавно разработанным алгоритмом управления посадкой дрона.
«Сейчас LEO использует пропеллеры для балансировки во время ходьбы, а это означает, что он довольно неэффективно использует энергию. Мы планируем улучшить конструкцию ног, чтобы LEO ходил и балансировал с минимальной помощью пропеллеров», — говорит Лупу.
