Роботы ходят быстрее с помощью новой разработки – гибких ног

Робототехники из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали гибкие ноги для роботов. Новая технология может привести к тому, что роботы будут ходить на 40 процентов быстрее по неровным поверхностям, таким как галька и древесные щепки.

Новая разработка важна для различных применений, особенно для поисково-спасательных миссий.

Исследование будет представлено на конференции RoboSoft, которая будет проходить виртуально с 15 мая по 15 июля 2020 года.

Эмили Лэтроп – аспирантка Jacobs School of Engineering в UC San Diego и первый автор статьи.

«Роботы должны уметь быстро и эффективно ходить по природным, неровным поверхностям, чтобы они могли идти туда, куда могут идти люди, но, может быть, не должны», – сказала Лэтроп.

Майкл Т. Толли – профессор кафедры механики и аэрокосмической техники в UC San Diego. Он является старшим автором статьи.

«Обычно роботы могут контролировать движение только в определенных суставах», – сказал Толли. «В этой работе мы показали, что робот, который может контролировать жесткость и, следовательно, форму своих ног, превосходит традиционные конструкции и может адаптироваться к широкому разнообразию поверхностей».

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

Гибкие роботизированные ноги

Гибкие роботизированные ноги состоят из латексной мембраны, заполненной кофейной гущей. Кофейная гуща может менять состояние между твердым и жидким. Механизм, который позволяет гранулированным материалам, таким как кофейная гуща, вести себя таким образом, называется гранулированным застреванием. В результате роботы могут ходить быстрее и иметь лучшее сцепление.

Когда роботизированные ноги касаются поверхности, они становятся твердыми и принимают форму поверхности, чтобы обеспечить прочную опору. Когда они движутся, ноги раззастреваются и расслабляются между шагами, и опорные структуры полагаются на них, чтобы помочь им оставаться гибкими при застревании.

Эти гибкие ноги были первыми в своем роде, которые были протестированы на неровных поверхностях.

Исследователи установили ноги на гексаподном роботе и разработали и построили бортовую систему. Бортовая система способна генерировать отрицательное давление и положительное давление, чтобы раззастревать и застревать ноги между каждым шагом. Чтобы застревать ноги, вакуумный насос удаляет воздух между кофейной гущей. Они также могут быть пассивно застреваемыми, если вес робота выталкивает воздух из кофейной гущи.

Неровные поверхности

Робот был протестирован на различных поверхностях, включая ровную поверхность, древесные щепки и гальку, с гибкими ногами и без них. Результаты показали, что пассивное застревание наиболее эффективно на ровной поверхности, а активное застревание – на свободных камнях.

С помощью гибких ног ноги робота лучше сцеплялись с поверхностью, что увеличивало его скорость. Это было особенно верно, когда робот шел по наклонным и неровным поверхностям.

Ник Грейвис – профессор кафедры механики и аэрокосмической техники в UC San Diego и соавтор исследования.

«Природный мир полон сложных поверхностей для ходьбы роботов – скользких, каменистых и мягких субстратов, все это делает ходьбу сложной», – сказал Грейвис. «Ноги, которые могут адаптироваться к разным типам поверхности, могут помочь роботам улучшить свою мобильность».

Исследователи теперь попытаются интегрировать мягкие датчики на дне ног, что позволит использовать электронную контрольную плату. Электронная контрольная плата сможет определять тип поверхности, по которой робот будет ходить, и нужно ли активно или пассивно застревать ноги. Исследователи также продолжат улучшать конструкцию и алгоритмы управления для лучшей эффективности.