Робопсам вигадали «лапки» для пружинистої ходи — на них вони почали бігати далі і довше

Інженери Сеульського національного університету науки і технологій (Seoul National University of Science & Technology) розробили для чотириногих роботів пористі лапи, здатні накопичувати енергію удару об землю та повертати її під час наступного кроку. Звичайні пружини та амортизатори не підходили — вони ефективні лише при швидкому русі. Для повільно рухомого робопса-інспектора знадобилися інші механізми рекуперації енергії.

Джерело зображення: Seoul National University of Science & Technology

Запропоновані вченими лапи для чотириногих роботів мають форму півсфери і надруковані з еластичного полімеру у вигляді так званої тричі періодичної мінімальної поверхні (TPMS). Це безперервна тривимірна решітка з повторюваних пор і перегородок, яка поєднує малу масу, керовану жорсткість, а також здатність поглинати і вивільняти накопичену механічну енергію.

Дослідники випробували три структури — просту, гіроїдну та ромбовидну. Найкращі характеристики показала ромбовидна решітка з відносною щільністю 60 %: вона достатньо сильно деформувалася, накопичувала багато енергії та втрачала відносно мало енергії через внутрішнє тертя матеріалу.

Одних еластичних кінцівок лап виявилося недостатньо: при неправильній ходьбі накопичена енергія розсіюється або викликає розгойдування корпусу робота, змушуючи електродвигуни додатково коригувати його положення. Тому інженери навчали контролер методом глибокого навчання з підкріпленням. У модель включили деформацію та зворотне випрямлення TPMS-структури, а функція винагороди заохочувала такі рухи, при яких робота приводів узгоджувалася з накопиченням і вивільненням еластичної енергії в момент контакту з поверхнею.

Систему перевірили на чотириногому роботові RBQ-10, порівнявши нові лапи з звичайними суцільними півсферичними опорами. Робот зберіг стійкість у всьому дослідженому діапазоні швидкостей, одночасно зменшивши середню потужність, що споживається від акумулятора. У кількісному вираженні це виявилося у зниженні енергоспоживання на 1,4–6,2 % при швидкості руху від 0,4 до 1 м/с. Розробка призначена для роботів, які використовуються під час інспекцій, перевезення вантажів і пошуково-рятувальних операцій, для яких збільшення часу автономної роботи критично важливо.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки