Двоногий робот, що поєднує ходіння та польоти для навігації по складній місцевості

Двоногий робот, який поєднує ходіння та польоти для створення нового типу руху, був розроблений дослідниками в Калтечі. Ця нова комбінація дозволяє роботові виконувати складні рухи.

Робот є комбінацією ходячого робота та літаючого робота, і його називають LEONARDO, або LEO в скорому варіанті. Він здатний ходити по мотузці, стрибати та кататися на скейтборді.

Робот був розроблений командою в Центрі автономних систем та технологій (CAST) Калтеча, і це перший робот, який використовує багатозчленові ноги та пропелерні пристрої для досягнення контролю над рівновагою.

Дослідження було опубліковано 6 жовтня в Science Robotics.

Soon-Jo Chung є відповідальним автором та професором аерокосмічної техніки та контролю та динамічних систем.

“Ми черпали натхнення з природи. Подумайте про те, як птахи можуть махати крильми та стрибати, щоб навігація по телефонних лініях,” каже Чунг. “Складна, але цікава поведінка відбувається, коли птахи рухаються між ходінням та польотом. Ми хотіли зрозуміти та вивчити це.”

“Є подібність між тим, як людина у джет-сюті контролює ноги та ноги при приземленні чи злеті, та тим, як LEO використовує синхронізований контроль розподілених пропелерних пристроїв та зчленованих ніг,” додає Чунг. “Ми хотіли вивчити інтерфейс ходіння та польоту з точки зору динаміки та контролю.”

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

Двоногі роботи

Двоногі роботи використовують рухи, подібні до людських, для навігації по реальній місцевості, і ці рухи можуть включати біг або стрибки. Однак складна місцевість часто робить це складним. Літаючі роботи можуть легко навігаціювати по цій же складній місцевості, літаючи над нею, але вони також обмежені високим енергоспоживанням під час польоту та обмеженою вантажопідйомністю.

Kyunam Kim є постдокторантом в Калтечі та співавтором статті.

“Роботи з багатомодальною здатністю руху можуть рухатися через складні середовища більш ефективно, ніж традиційні роботи, шляхом відповідного перемикання між доступними засобами руху. Особливо LEO спрямований на подолання розриву між двома різними областями повітряної та двоногої локомоції, які зазвичай не поєднуються в існуючих робототехнічних системах,” каже Кім.

Розробка гібридного руху

Дослідники намагалися обійти це, спираючись на гібридний рух, який знаходиться між ходінням та польотом. LEO має легкі ноги, які знімають напруження з його пропелерних пристроїв, підтримуючи велику частину ваги.

Patrick Spieler є співавтором статті.

“Відповідно до типу перешкод, які йому потрібно подолати, LEO може вибрати використання або ходіння, або польоту, або поєднувати їх за необхідності. Крім того, LEO здатний виконувати незвичайні маневри руху, які навіть у людей вимагають майстерності балансу, як ходіння по мотузці та катання на скейтборді,” каже Спілер.

LEO має висоту 2,5 фута та два ноги з трьома зчленованими суглобами, а також чотири пропелерні пристрої, встановлені під кутом на плечах робота. Пропелери LEO допомагають йому триматися прямо, коли він ходить, а зчленовані ноги змінюють положення ніг, щоб рухати центр маси робота вперед, що відбувається завдяки синхронізованому контролю ходіння та польоту. Коли LEO літає, він працює як дрін та використовує тільки пропелери.

Elena-Sorina Lupu є аспіранткою в Калтечі та співавтором статті.

“Через свої пропелери можна поштовхнути або поштовхнути LEO з великою силою, не збивши його з рівноваги,” каже Лупу.

Команда тепер буде працювати над покращенням продуктивності LEO, розробляючи більш жорстку конструкцію ніг, яка зможе підтримувати більшу вагу, та збільшуючи силу тяги пропелерів. Іншою метою є зробити LEO більш автономним та оснастити його новим алгоритмом контролю посадки дрона.

“Наразі LEO використовує пропелери для балансування під час ходіння, що означає, що він використовує енергію досить неефективно. Ми плануємо покращити конструкцію ніг, щоб LEO міг ходити та балансувати з мінімальною допомогою пропелерів,” каже Лупу.