โรบอทสองขา ที่รวมการเดินและบินเพื่อเคลื่อนที่บนพื้นที่ยาก

นักวิจัยจาก Caltech ได้พัฒนาโรบอทสองขาที่รวมการเดินและบินเพื่อสร้างการเคลื่อนที่ใหม่ โรบอทนี้สามารถทำการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนได้

โรบอทนี้เป็นการผสมผสานระหว่างโรบอทที่เดินและโรบอทที่บิน และได้รับการตั้งชื่อว่า LEONARDO หรือ LEO โรบอทนี้สามารถเดินบนเส้นลวดสูง หยุดและขี่สเก็ตบอร์ดได้

โรบอทนี้ถูกพัฒนาโดยทีมงานจากศูนย์เทคโนโลยีและระบบอัตโนมัติ (CAST) ของ Caltech และเป็นโรบอทแรกที่ใช้ขาหลายข้อและเครื่องพ่นไอเพื่อควบคุมการทรงตัว

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวันที่ 6 ตุลาคม ใน Science Robotics

Soon-Jo Chung เป็นผู้เขียนหลักและเป็นศาสตราจารย์แห่ง Caltech

“เราได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ คิดถึงวิธีที่นกสามารถบินและเดินบนเส้นลวดสูงได้” ชุงกล่าว “พฤติกรรมที่ซับซ้อนและน่าสนใจเกิดขึ้นเมื่อนกเปลี่ยนจากการเดินเป็นการบิน เราต้องการเข้าใจและเรียนรู้จากสิ่งนี้”

“มีความคล้ายคลึงกันระหว่างวิธีที่มนุษย์สวมชุดบินและควบคุมขาและเท้าเมื่อลงจอดหรือออกเดินทาง และวิธีที่ LEO ใช้การควบคุมที่สอดคล้องกันของเครื่องพ่นไอและข้อต่อขา” ชุงกล่าว “เราต้องการศึกษาการเชื่อมต่อระหว่างการเดินและการบินจากมุมมองของพลศาสตร์และการควบคุม”

https://www.youtube.com/watch?v=DhpMlI8jb5o&t=5s

โรบอทสองขา

โรบอทสองขาใช้การเคลื่อนที่เหมือนมนุษย์เพื่อเดินบนพื้นที่จริง และการเคลื่อนที่เหล่านี้สามารถรวมการวิ่งหรือการกระโดดได้ อย่างไรก็ตาม พื้นที่ที่ยากทำให้โรบอทสองขาเดินได้ยาก โรบอทที่บินสามารถเดินบนพื้นที่ที่ยากได้ง่ายโดยการบินเหนือพื้น แต่ก็ถูกขัดขวางโดยการบริโภคพลังงานสูงระหว่างการบินและความจุของพื้นที่ที่จำกัด

Kyunam Kim เป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Caltech และเป็นผู้เขียนร่วมของเอกสาร

“โรบอทที่มีการเคลื่อนที่หลายรูปแบบสามารถเคลื่อนที่ผ่านสภาพแวดล้อมที่ท้าทายได้ดีกว่าโรบอทแบบดั้งเดิมโดยการเปลี่ยนระหว่างวิธีการเคลื่อนที่ที่มีอยู่ตามความเหมาะสม โดยเฉพาะ LEO มีเป้าหมายที่จะข้ามช่องว่างระหว่างโดเมนการเคลื่อนที่ทางอากาศและโดเมนการเคลื่อนที่สองขาที่ไม่เชื่อมต่อกันในระบบโรบอทที่มีอยู่” คิมกล่าว

พัฒนาการเคลื่อนที่แบบไฮบริด

นักวิจัยพยายามหลีกเลี่ยงปัญหานี้โดยอาศัยการเคลื่อนที่แบบไฮบริดที่อยู่ระหว่างการเดินและการบิน LEO มีขาเบาที่ช่วยลดความเครียดจากเครื่องพ่นไอโดยการรองรับน้ำหนักมาก

Patrick Spieler เป็นผู้เขียนร่วมของเอกสาร

“ตามประเภทของอุปสรรคที่ต้องข้าม LEO สามารถเลือกว่าจะใช้การเดินหรือการบิน หรือรวมทั้งสองอย่างตามความจำเป็น นอกจากนี้ LEO ยังสามารถทำการเคลื่อนที่ที่ไม่ธรรมดาที่ต้องใช้ทักษะการทรงตัว เช่น การเดินบนเส้นลวดสูงและการขี่สเก็ตบอร์ด” สปีลเลอร์กล่าว

LEO สูง 2.5 ฟุตและมีขา 2 ขาที่มี 3 ข้อต่อ และมีเครื่องพ่นไอ 4 ตัวที่ติดตั้งที่ไหล่ของโรบอท เครื่องพ่นไอของ LEO ช่วยให้โรบอทยืนตรงเมื่อเดิน และข้อต่อขาเปลี่ยนตำแหน่งของขาเพื่อเคลื่อนย้ายจุดศูนย์กลางของมวลไปข้างหน้า ซึ่งทำได้โดยใช้การควบคุมการเดินและการบินที่สอดคล้องกัน เมื่อ LEO บิน มันทำงานเหมือนโดรนและใช้เครื่องพ่นไอเพียงอย่างเดียว

Elena-Sorina Lupu เป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา tại Caltech และเป็นผู้เขียนร่วมของเอกสาร

“เนื่องจากมีเครื่องพ่นไอ คุณสามารถจับหรือกระตุก LEO ด้วยแรงมากโดยไม่ทำให้โรบอทล้ม” ลูปูกล่าว

ทีมงานจะพัฒนา LEO ให้ดีขึ้นโดยการออกแบบขาที่มีความแข็งแรงมากขึ้นเพื่อรองรับน้ำหนักมากขึ้น และจะเพิ่มแรงขับของเครื่องพ่นไอเป้าหมายอื่นคือการทำให้ LEO มีความอิสระมากขึ้นและติดตั้งอัลกอริธึมการควบคุมการลงจอดของโดรนที่พัฒนาใหม่

“ปัจจุบัน LEO ใช้เครื่องพ่นไอเพื่อทรงตัวระหว่างการเดิน ซึ่งหมายความว่ามันใช้พลังงานไม่ค่อยมีประสิทธิภาพ เราได้วางแผนจะปรับปรุงการออกแบบขาเพื่อให้ LEO เดินและทรงตัวโดยไม่ต้องใช้เครื่องพ่นไอ” ลูปูกล่าว