นักวิทยาศาสตร์สร้างสูตรใหม่สำหรับหุ่นยนต์ประหยัดพลังงาน

นักวิทยาศาสตร์ของกองทัพได้พัฒนาสูตรใหม่ที่ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับวิธีการสร้างหุ่นยนต์ขาแบบประหยัดพลังงาน

บทความนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน PLOS One.

การเปลี่ยนแปลงการพัฒนายานพาหนะของกองทัพ

กองทัพสหรัฐฯ Combat Capabilities Development Command หรือ DEVCOM ร่วมกับ Army Research Laboratory ของ Dr. Alexander Kott, Dr. Sean Gart และ Dr. Jason Pusey กำลังพัฒนาความคิดใหม่ๆ สำหรับการสร้างแพลตฟอร์มหุ่นยนต์ขาแบบอัตโนมัติสำหรับการทหาร ทีมงานกำลังมุ่งเน้นในการทำให้พวกมันทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเหมือนกับระบบการเคลื่อนที่บนพื้นดินอื่นๆ

การใช้ระบบเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงการพัฒนายานพาหนะของกองทัพ และตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า พวกเขายังไม่เข้าใจว่าทำไมระบบขา ระบบล้อ และระบบติดตามจึงเข้ากันได้กับเส้นโค้งเดียวกัน แต่ผลการค้นพบใหม่นี้เป็นก้าวหน้า

“หากผู้พัฒนายานพาหนะพบว่าดีไซน์บางอย่างต้องการพลังงานมากกว่าที่เป็นไปได้ภายใต้ข้อจำกัดในโลกแห่งความเป็นจริง ผสูตรใหม่นี้สามารถชี้ให้เห็นถึงความต้องการที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการปรับปรุงการถ่ายโอนและสร้างพลังงาน หรือเพื่อปรับเปลี่ยนข้อกำหนดของน้ำหนักและความเร็วของยานพาหนะ” Gart กล่าว

การพัฒนาสูตรใหม่

นักวิทยาศาสตร์ได้รับแรงบันดาลใจจากสูตรในปี 1980 ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างมวล ความเร็ว และการบริโภคพลังงานของสัตว์ และพวกเขาได้พัฒนาสูตรใหม่ที่สามารถใช้กับระบบขา ล้อ และติดตามได้หลากหลาย เช่น หุ่นยนต์บนพื้นดิน

ทีมงานเชื่อว่าพวกเขาเป็นคนแรกที่รวบรวมและศึกษาความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นจากข้อมูลนี้ แม้ว่ามันจะอยู่มานานกว่า 30 ปีแล้วก็ตาม ผลการค้นพบแสดงให้เห็นว่าระบบขามีประสิทธิภาพเท่ากับระบบล้อและติดตาม

Kott ดำรงตำแหน่งหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของห้องปฏิบัติการ

“ในโลกของยานพาหนะอัตโนมัติและอาวุธอัจฉริยะ มีบทบาทที่เพิ่มขึ้นสำหรับกองทัพที่สามารถเคลื่อนที่ได้หลายวันและโจมตีในพื้นที่ที่มีภูมิประเทศที่ซับซ้อน เช่น เทือกเขา ป่าหนา และเมือง” Kott กล่าว “เพราะพื้นที่ดังกล่าวให้การปกปิดและซ่อนเร้นที่ดีที่สุดจากการโจมตีทางอากาศ ดังนั้นจึงต้องการยานพาหนะที่สามารถเคลื่อนที่ได้ง่ายในพื้นที่ดังกล่าว หุ่นยนต์ขา – ที่อาจเป็นอัตโนมัติ – จะเป็นประโยชน์มาก”

ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

ตาม Kott ปัญหาหนึ่งที่เกิดขึ้นกับหุ่นยนต์ขาคือพวกมันดูเหมือนจะมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ไม่ดี และสิ่งนี้สามารถจำกัดการทำงานร่วมกับกองทัพได้

“ใน 30 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ของกองทัพสหรัฐฯ ได้พยายามแก้ไขปัญหาต่างๆ ในการพัฒนายานพาหนะอัตโนมัติ” Kott กล่าว “ยานพาหนะบนพื้นดินที่เคลื่อนที่ด้วยล้อหรือติดตาม และยานพาหนะทางอากาศที่คล้ายกับเครื่องบินเล็กๆ ซึ่งเรียกว่าปีกติดและเฮลิคอปเตอร์เล็กๆ ซึ่งเรียกว่าปีกหมุน ตอนนี้มีความเงียบและง่ายต่อการรวมเข้ากับการก่อตั้ง กองทัพ แต่สำหรับแพลตฟอร์มขา มีหลายอุปสรรคที่ยังคงไม่ชัดเจน และอุปสรรคใหญ่ๆ หนึ่งคือการทำให้พวกมันประหยัดพลังงาน”

กองทัพไม่สามารถแบกน้ำมันหรือแบตเตอรี่สำหรับ “หุ่นยนต์ขาที่ดื่มพลังงาน” ได้

ด้วยสูตรใหม่นี้ ทีมงานพบว่าแพลตฟอร์มขาที่สร้างโดยมนุษย์ควรจะมีประสิทธิภาพเท่ากับระบบล้อและติดตาม

ทีมงานรวบรวมข้อมูลจากระบบการเคลื่อนที่บนพื้นดินที่หลากหลายและศึกษาระบบที่รวมกัน เช่น Ford Model T

ตาม Gart การวิจัยจะช่วยให้นักออกแบบสามารถกำหนดการแลกเปลี่ยนระหว่างพลังงาน ความเร็ว และมวลสำหรับหุ่นยนต์บนพื้นดินในอนาคตเพื่อการป้องกัน

สูตรนี้ยังสามารถประมาณการพลังงานที่ต้องการโดยยานพาหนะได้

“กองทัพต้องกำหนดเป้าหมายที่เป็นไปได้และท้าทายสำหรับการแลกเปลี่ยนระหว่างพลังงาน ความเร็ว และมวลของหุ่นยนต์บนพื้นดินในอนาคต” Kott กล่าว “ไม่ควรพึ่งพาประสบการณ์ในปัจจุบันในการตั้งเป้าหมายเหล่านี้ เนื่องจากอุปกรณ์ทางทหารมักถูกพัฒนาและใช้งานเป็นเวลาหลายปีและหลายทศวรรษ ดังนั้นผู้ออกแบบและผู้กำหนดเป้าหมายจึงต้องตั้งเป้าหมายที่ท้าทายแต่บรรลุได้ตามโอกาสทางเทคโนโลยีในอนาคตที่ไม่จำเป็นต้องเข้าใจอย่างเต็มที่ในขณะนั้น”