Как он работает
Прыгучий робот предназначен для исследования сложной местности, которую обычным роботам было бы трудно преодолеть, например, пещерные системы, леса и, возможно, другие планеты. Он имеет уникальные призмовидные ноги с растяжимыми пружинами, предназначенными для максимального преобразования упругой энергии в кинетическую во время прыжка.
Смотрите также Ученые прикрепили выращенную в лаборатории кожу к лицу робота и это действительно ужасает
Исследователи утверждают, что их разработка может позволить роботам прыгать на высоту, что во много-много раз превышает их собственный размер, а также в более чем шесть раз превышает текущий рекорд, которого достиг другой робот.
Чтобы продемонстрировать свою теорию, ученые построили робота высотой 40 сантиметров, который мог прыгать на высоту более 1,6 метра.
Хотя прыгающие роботы уже существуют, существует несколько больших проблем при проектировании этих машин, главная из которых заключается в том, чтобы прыгать достаточно высоко для преодоления больших и сложных препятствий. Наша разработка значительно повысит энергоэффективность и производительность прыгающих роботов с пружинным приводом,
– говорит соавтор исследования Джон Ло, научный сотрудник по космической робототехнике в Манчестерском университете
Обычные роботы, как правило, оснащены колесами или, в случае с такими машинами, как Atlas и Spot от Boston Dynamics, двумя или четырьмя ногами. Хотя эти конструкции хорошо работают на простой местности, они почти не способны преодолевать препятствия вроде скал или крутых и неровных поверхностей. Именно здесь будет полезной прыжковая конструкция.
Смотрите также Из настоящей метеоритной пыли сделали кирпичики Lego
Гигантский прыжок для робототехники
Роботы-прыгуны обычно используют двигатели для накопления энергии в пружине, а затем высвобождают эту энергию, чтобы двигать робота вверх. Усиление мощности — механизм, наблюдаемый у животных, таких как блохи и саранча, с помощью которого накопленная упругая энергия преобразуется в кинетическую — позволяет пружинам генерировать большую выходную мощность, чем автономные двигатели. Это приводит к более высоким скачкам.
По словам ученых, предыдущие конструкции роботов-прыгунов предусматривали усиление мощности, но они были склонны взлетать до того, как энергия пружины полностью высвобождалась, то есть их накопленная упругая энергия не полностью превращалась в кинетическую. Эти роботы также склонны тратить энергию, двигаясь из стороны в сторону или вращаясь, вместо того, чтобы прыгать прямо вверх.
Было так много вопросов, на которые нужно было ответить и принять решение относительно формы робота, например, должны ли у него быть ноги, чтобы отталкиваться от земли, как у кенгуру, или он должен быть больше похож на поршень с гигантской пружиной,
– сказал в заявлении соавтор исследования Бен Парслей, старший преподаватель аэрокосмической инженерии в Манчестерском университете.
Чтобы выяснить, какой тип конструкции будет лучшим, ученые исследовали две модели роботов: одну с прямолинейной "призматической" системой и одну с вращательной системой.
- В призматической модели ноги робота двигались поршнеобразно, подобно палке для пого. Однако дополнительный вес в нижней части робота создавал инерционный эффект, то есть пружина не могла полностью растянуться до того, как робот оторвется от земли.
- Зато модель, что вращалась, имела ноги, которые двигались по кругу, подобно ногам кенгуру. В этой модели вращательное движение ног приводило к тому, что робот отрывался от земли до того, как пружины полностью высвобождали накопленную энергию — опять же, уменьшая высоту и эффективность прыжка.
Чтобы устранить эти проблемы, команда соединила лучшее из обеих конструкций. Сместив большую часть веса робота на верхнюю часть и сделав нижнюю часть более легкой и обтекаемой, они смогли повысить его стабильность и энергоэффективность. Так же, используя прямолинейные призматические ноги с пружинами, которые линейно растягиваются, ученые смогли решить проблему задержки или преждевременного взлета.
Смотрите также Производители хотят избавиться от популярного материала в машинах, называя его "токсичным"
По словам ученых, сейчас ведется работа над тем, чтобы контролировать направление прыжков и использовать кинетическую энергию, генерируемую при приземлении робота, которая может быть использована для увеличения количества прыжков, которые он может сделать на одном заряде. Команда также будет исследовать более компактные конструкции, пригодные для космических миссий.