Пневматические приводы ускоряют роботов до скорости гепарда

Apr 03, 2024

замедленное движениеgli/iStock

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Четвероногие роботы в последние годы становятся все более популярными благодаря своей универсальности и маневренности. Эти четвероногие роботы, оснащенные электродвигателями, могут обеспечивать точное управление и маневренность движения. В последние годы на рынок выходит ряд роботов-собак, ориентированных на потребителя.

Однако есть одна вещь, с которой электродвигатели не могут сравниться: мгновенная мощность биологических мышц.

Именно здесь на помощь приходят гидравлические приводы, позволяющие таким роботам, как Atlas компании Boston Dynamics, совершать впечатляющие трюки, например, сальто назад. Однако недавно африканское подразделение робототехники Кейптаунского университета в Южной Африке обратилось к более традиционному методу передвижения своих роботов: пневматике.

Вдохновленные молниеносными движениями гепардов, исследователи изучают потенциал пневматики как альтернативы гидравлике. Используя газ в качестве рабочей жидкости вместо жидкости, пневматика обеспечивает высокое соотношение силы и веса в простой и экономичной форме.

Пневматика также обеспечивает встроенную податливость, которой нет в гидравлике. Хотя пневматикой нелегко управлять, исследователи обнаружили, что сложное управление может и не потребоваться, чтобы заставить робота двигаться как гепард.

Гепарды — самые быстрые наземные животные на Земле. Они известны своей скоростью бега 70 миль в час (113 километров в час) короткими очередями. За этот короткий всплеск ускорения гепарды могут преодолеть расстояние около 460 метров (1509 футов), и им потребуется всего лишь 3 секунды, чтобы достичь максимальной скорости.

Амир Патель, доцент Кейптаунского университета, объясняет: «Мы утверждаем, что точный контроль силы, возможно, не нужен для быстрой маневренности».

Хотя гидравлика более сложна, дорога и грязна в случае взрыва, пневматика предлагает упускаемую из виду, но мощную альтернативу. Животные, которым требуются взрывные движения конечностей, например гепарды, могут стать источником вдохновения для использования потенциала пневматики.

Патель и его команда построили четвероногого робота по имени Кемба, чтобы исследовать быстрое ускорение и маневренность, которые может предложить пневматика.

Посмотрите Кембу в действии ниже:

При поддержке стрелы Кемба весом 7 килограммов может многократно прыгать на высоту 0,5 метра с контролируемым приземлением и достигать максимальной высоты прыжка 1 метр.

Однако исследования сосредоточены не только на высоте прыжка или максимальной скорости. Патель подчеркивает, что они концентрируются на переходной фазе передвижения, такой как быстрое ускорение с места или остановка при быстрой походке. Эта часто упускаемая из виду фаза движения имеет решающее значение для понимания всех возможностей роботов с ногами.

Хотя Кемба в настоящее время привязана и есть планы на будущие модернизации, такие как добавление позвоночника и хвоста, потенциал пневматического подхода является многообещающим.

Патель предполагает, что Кемба станет платформой, которую биологи смогут использовать для изучения биомеханики движений животных. Снижение стоимости роботов с ногами является дополнительным преимуществом пневматического подхода, который в конечном итоге может сделать роботов с ногами более доступными для более широкой аудитории.

Хотя еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем роботы с ногами смогут сравниться по возможностям с настоящими гепардами, инновационная комбинация пневматики и электродвигателей предлагает новые возможности для быстрого ускорения и маневренности.