Як він працює
Стрибучий робот призначений для дослідження складної місцевості, яку звичайним роботам було б важко подолати, наприклад, печерні системи, ліси і, можливо, інші планети. Він має унікальні призмоподібні ноги з розтяжними пружинами, призначеними для максимального перетворення пружної енергії в кінетичну під час стрибка.
Дивіться також Вчені прикріпили вирощену в лабораторії шкіру до обличчя робота та це справді жахає
Дослідники стверджують, що їхня розробка може дозволити роботам стрибати на висоту, що в багато-багато разів перевищує їхній власний розмір, а також у більш ніж шість разів перевищує поточний рекорд, якого досяг інший робот.
Щоб продемонструвати свою теорію, вчені побудували робота заввишки 40 сантиметрів, який міг стрибати на висоту понад 1,6 метра.
Хоча стрибучі роботи вже існують, існує кілька великих проблем при проєктуванні цих машин, головна з яких полягає в тому, щоб стрибати досить високо для подолання великих і складних перешкод. Наша розробка значно підвищить енергоефективність і продуктивність стрибучих роботів з пружинним приводом,
– каже співавтор дослідження Джон Ло, науковий співробітник з космічної робототехніки в Манчестерському університеті
Звичайні роботи, як правило, оснащені колесами або, у випадку з такими машинами, як Atlas і Spot від Boston Dynamics, двома чи чотирма ногами. Хоча ці конструкції добре працюють на простій місцевості, вони майже не здатні долати перешкоди на кшталт скель або крутих і нерівних поверхонь. Саме тут буде корисною стрибкова конструкція.
Дивіться також Зі справжнього метеоритного пилу зробили цеглинки Lego
Гігантський стрибок для робототехніки
Роботи-стрибуни зазвичай використовують двигуни для накопичення енергії у пружині, а потім вивільняють цю енергію, щоб рухати робота вгору. Посилення потужності — механізм, що спостерігається у тварин, таких як блохи та сарана, за допомогою якого накопичена пружна енергія перетворюється на кінетичну — дозволяє пружинам генерувати більшу вихідну потужність, ніж автономні двигуни. Це призводить до вищих стрибків.
За словами вчених, попередні конструкції роботів-стрибунів передбачали посилення потужності, але вони були схильні злітати до того, як енергія пружини повністю вивільнялася, тобто їхня накопичена пружна енергія не повністю перетворювалася на кінетичну. Ці роботи також схильні витрачати енергію, рухаючись з боку в бік або обертаючись, замість того, щоб стрибати прямо вгору.
Було так багато питань, на які потрібно було відповісти і прийняти рішення щодо форми робота, наприклад, чи повинні у нього бути ноги, щоб відштовхуватися від землі, як у кенгуру, або він повинен бути більше схожий на поршень з гігантською пружиною,
– сказав у заяві співавтор дослідження Бен Парслей, старший викладач аерокосмічної інженерії в Манчестерському університеті.
Щоб з'ясувати, який тип конструкції буде найкращим, вчені дослідили дві моделі роботів: одну з прямолінійною "призматичною" системою і одну з обертальною системою.
- У призматичній моделі ноги робота рухалися поршнеподібно, подібно до палиці для пого. Однак додаткова вага в нижній частині робота створювала інерційний ефект, тобто пружина не могла повністю розтягнутися до того, як робот відірветься від землі.
- Натомість модель, що оберталася, мала ноги, які рухалися по колу, подібно до ніг кенгуру. У цій моделі обертальний рух ніг призводив до того, що робот відривався від землі до того, як пружини повністю вивільняли накопичену енергію — знову ж таки, зменшуючи висоту та ефективність стрибка.
Щоб усунути ці проблеми, команда поєднала найкраще з обох конструкцій. Змістивши більшу частину ваги робота на верхню частину й зробивши нижню частину легшою і обтічнішою, вони змогли підвищити його стабільність і енергоефективність. Так само, використовуючи прямолінійні призматичні ноги з пружинами, які лінійно розтягуються, вчені змогли вирішити проблему затримки або передчасного зльоту.
Дивіться також Виробники хочуть позбутися популярного матеріалу в машинах, називаючи його "токсичним"
За словами вчених, зараз ведеться робота над тим, щоб контролювати напрямок стрибків і використовувати кінетичну енергію, що генерується при приземленні робота, яка може бути використана для збільшення кількості стрибків, які він може зробити на одному заряді. Команда також досліджуватиме більш компактні конструкції, придатні для космічних місій.