โรบอทเดินเร็วขึ้นด้วยเท้าแบบยืดหยุ่นที่พัฒนาขึ้นใหม่

นักวิจัยด้านหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกได้พัฒนาเท้าแบบยืดหยุ่นสำหรับหุ่นยนต์ เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถทำให้หุ่นยนต์เดินเร็วขึ้น 40 เปอร์เซ็นต์บนพื้นผิวที่ไม่เรียบ เช่น หินก้อนและเศษไม้

การค้นพบใหม่นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานต่างๆ โดยเฉพาะภารกิจค้นหาและช่วยเหลือ

การวิจัยจะถูกนำเสนอที่การประชุม RoboSoft ซึ่งจะจัดขึ้นแบบออนไลน์ระหว่างวันที่ 15 พฤษภาคม ถึง 15 กรกฎาคม 2020

เอมิลี ลาโธรป เป็นนักศึกษาระดับ博士ที่โรงเรียนวิศวกรรมจาคอบส์ ของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโก และเป็นผู้เขียนเอกสารวิจัยคนแรก

“หุ่นยนต์ต้องสามารถเดินเร็วและ効率บนพื้นผิวธรรมชาติที่ไม่เรียบ เพื่อให้สามารถไปทุกที่ที่มนุษย์สามารถไปได้ แต่อาจไม่ควรไป” ลาโธรปกล่าว

ไมเคิล ที ทอลลีย์ เป็นศาสตราจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและอวกาศของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโก และเป็นผู้เขียนเอกสารวิจัยคนสุดท้าย

“โดยปกติ หุ่นยนต์สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวได้เฉพาะที่ข้อเท่านั้น” ทอลลีย์กล่าว “ในงานวิจัยนี้ เราแสดงให้เห็นว่าหุ่นยนต์ที่สามารถควบคุมความแข็งและรูปทรงของเท้าได้ จะมีประสิทธิภาพมากกว่าแบบดั้งเดิมและสามารถปรับตัวให้เข้ากับพื้นผิวต่างๆ ได้”

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

เท้าแบบยืดหยุ่นของหุ่นยนต์

เท้าแบบยืดหยุ่นของหุ่นยนต์ประกอบด้วยเยื่อแลทเท็กซ์ที่เต็มไปด้วยกาแฟ เมล็ดกาแฟสามารถเปลี่ยนระหว่างการกระทำเป็นของแข็งและของเหลวได้ กลไกที่ทำให้สารเมล็ด เช่น เมล็ดกาแฟ สามารถกระทำได้เช่นนี้เรียกว่าการยึดเกาะแบบเมล็ด ในผลลัพธ์ หุ่นยนต์สามารถเดินเร็วขึ้นและมีการยึดเกาะที่ดีขึ้น

เมื่อเท้าของหุ่นยนต์สัมผัสพื้น พวกมันจะแข็งและปรับให้เข้ากับพื้นผิวเพื่อสร้างการยึดเกาะที่มั่นคง เมื่อพวกมันเคลื่อนไหว เท้าจะคลายและหลวมระหว่างขั้นตอน และพึ่งพาโครงสร้างสนับสนุนเพื่อช่วยให้พวกมันยืดหยุ่นขณะยึดเกาะ

เท้าแบบยืดหยุ่นนี้เป็นเท้าแรกที่ถูกทดสอบบนพื้นผิวที่ไม่เรียบ

นักวิจัยติดตั้งเท้าเหล่านี้บนหุ่นยนต์แบบหกขา และออกแบบและสร้างระบบบนเครื่องบิน ซึ่งสามารถสร้างแรงดันลบและแรงดันบวกเพื่อคลายและยึดเกาะเท้าระหว่างขั้นตอน ในการยึดเกาะเท้า จะใช้ปั๊มดูดอากาศออกจากเมล็ดกาแฟ พวกมันสามารถยึดเกาะได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานหากน้ำหนักของหุ่นยนต์ผลักดันอากาศออกจากเมล็ดกาแฟ

พื้นผิวที่ไม่เรียบ

หุ่นยนต์ถูกทดสอบเดินบนพื้นผิวต่างๆ รวมถึงพื้นเรียบ หินก้อน และเศษไม้ โดยมีและไม่มีเท้าแบบยืดหยุ่น ผลการวิจัยพบว่าการยึดเกาะแบบไม่ต้องใช้พลังงานมีประสิทธิภาพสูงสุดบนพื้นเรียบ และการยึดเกาะแบบใช้พลังงานมีประสิทธิภาพสูงสุดบนพื้นที่มีหินก้อน

ด้วยเท้าแบบยืดหยุ่น ขาของหุ่นยนต์สามารถยึดเกาะพื้นได้ดีขึ้น ซึ่งทำให้ความเร็วของมันเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อหุ่นยนต์เดินขึ้นเนินและพื้นผิวที่ไม่เรียบ

นิก กราวิช เป็นศาสตราจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและอวกาศของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโก และเป็นผู้ร่วมเขียนเอกสารวิจัย

“โลกธรรมชาติเต็มไปด้วยพื้นผิวที่ท้าทายสำหรับหุ่นยนต์ — พื้นผิวลื่น พื้นผิวหินก้อน และพื้นผิวอ่อนนุ่มทั้งหมดทำให้การเดินของหุ่นยนต์ยากขึ้น” กราวิชกล่าว “เท้าที่สามารถปรับตัวให้เข้ากับพื้นผิวต่างๆ เหล่านี้สามารถช่วยให้หุ่นยนต์มีการเคลื่อนไหวที่ดีขึ้น”

นักวิจัยจะพยายามรวมเซ็นเซอร์แบบอ่อนบนพื้นผิวด้านล่างของเท้า ซึ่งจะช่วยให้สามารถใช้บอร์ดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ได้ บอร์ดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์จะระบุประเภทของพื้นผิวที่หุ่นยนต์จะเดินผ่านและเท้าจะต้องยึดเกาะอย่างแข็งหรืออ่อน นักวิจัยจะ继续พัฒนาและปรับปรุงการออกแบบและอัลกอริทึมการควบคุมเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น