- Отримати посилання
- X
- Електронна пошта
- Інші додатки
- Отримати посилання
- X
- Електронна пошта
- Інші додатки
Американські інженери створили метрового робота Лео, який ходить на двох ногах за підтримки чотирьох повітряних пропелерів на плечах. Вони підтримують робота у прямому положенні, допомагають утримувати рівновагу на мотузці та кататися на дошці, а також долати провалля та сходи, перелітаючи їх. Така споруда допомогла роботу встояти перед вітром і поштовхами вчених, які хочуть використовувати його для перевірок мостів та смуг електропередач замість людей. Робота вчених та сам Лео опинилися на обкладинці Science Robotics.
Навіщо двоногому повітряні пропелери?
Двоногі роботи є найвідомішими серед інженерів, адже фізика двопедального руху вже добре вивчена, а самі вони не вимагають складних споруд та прості у створенні. Вони людиноподібні й можуть виконувати дії під час ходьби, бігу, стрибків. Тим більше, що всилувати рухатися дві ноги легше за чотири або більше, залічуючи, що рух потрібно узгоджувати та бажано так, щоб робот вмів переміщуватися своїми двома ногами самостійно. Тому двоногі успішно пробігають по п'ять кілометрів менш ніж за годину та поступово вчаться утримувати рівновагу на не надто стійких поверхнях. Іноді їхні перепони на путі робототехніки пропонують докорінно обходити — перелітати. Роботи вже цілком успішно справляються з польотами — безлітунники поступово налагоджують свої навігаційні здібності, вчаться долати завади, носити груз та геть ловити щурів. Однак, небагато роботів здатні і на те, і на інше одночасно. Безпечному пересуванню наземних роботів заваджують несприятливі поверхні (такі як болото, пісок, галька) та різноманітні перепони, а здатних до польоту обмежують велике споживання енергії, короткий час польоту та роботи, а також обмежена вага корисного нагруження, яке вони можуть на себе взяти. Більш того, повітряним роботам складніше, ніж наземним роботам взаємодіяти з довкіллям або іншими роботами, адже їм необхідно ще і зрівноважуватися в повітрі. Тож повітряні роботи в основному припускають найменші фізичні взаємодії і більше стежать за середовищем з висоти за допомогою камер, а наземні впевнено почуваються лише у добре вистроєних середовищах.
Тому поступово з'являються змішані роботи, які мають кілька ладів пересування та вміють між ними перемикатися. Це й від звичайного перевзування, щоб обходити завади і «на ногах», та об’їжджати їх колесами, до коптерів, що вміють сідати на воду та випускати пливучих роботів. Деякі споруди змішаних роботів дозволяють здійснювати вражаючі виверти пересування. Утім, їхнє втілення все ще залишається складною задачею, адже тепер проєктування механічної частини, створення устроїв управління, виробництво і досліди необхідні двом різним строям з різними призначеннями. У своїй новій роботі інженери з Каліфорнійського технологічного інституту у спробах подолати розрив між повітряними та наземними роботами представили робота LEONARDO або Лео, що є скороченням від «ноги на дошці з дроном» (LEgs ONboARD drOne). Він ходить на двох ногах, стрибає і літає, а також може утримувати рівновагу на натягнутій мотузці і навіть на дошці, щоб потім робити у невистроєнних та рухомих середовищах.
Навіщо двоногому повітряні пропелери?
Двоногі роботи є найвідомішими серед інженерів, адже фізика двопедального руху вже добре вивчена, а самі вони не вимагають складних споруд та прості у створенні. Вони людиноподібні й можуть виконувати дії під час ходьби, бігу, стрибків. Тим більше, що всилувати рухатися дві ноги легше за чотири або більше, залічуючи, що рух потрібно узгоджувати та бажано так, щоб робот вмів переміщуватися своїми двома ногами самостійно. Тому двоногі успішно пробігають по п'ять кілометрів менш ніж за годину та поступово вчаться утримувати рівновагу на не надто стійких поверхнях. Іноді їхні перепони на путі робототехніки пропонують докорінно обходити — перелітати. Роботи вже цілком успішно справляються з польотами — безлітунники поступово налагоджують свої навігаційні здібності, вчаться долати завади, носити груз та геть ловити щурів. Однак, небагато роботів здатні і на те, і на інше одночасно. Безпечному пересуванню наземних роботів заваджують несприятливі поверхні (такі як болото, пісок, галька) та різноманітні перепони, а здатних до польоту обмежують велике споживання енергії, короткий час польоту та роботи, а також обмежена вага корисного нагруження, яке вони можуть на себе взяти. Більш того, повітряним роботам складніше, ніж наземним роботам взаємодіяти з довкіллям або іншими роботами, адже їм необхідно ще і зрівноважуватися в повітрі. Тож повітряні роботи в основному припускають найменші фізичні взаємодії і більше стежать за середовищем з висоти за допомогою камер, а наземні впевнено почуваються лише у добре вистроєних середовищах.
Тому поступово з'являються змішані роботи, які мають кілька ладів пересування та вміють між ними перемикатися. Це й від звичайного перевзування, щоб обходити завади і «на ногах», та об’їжджати їх колесами, до коптерів, що вміють сідати на воду та випускати пливучих роботів. Деякі споруди змішаних роботів дозволяють здійснювати вражаючі виверти пересування. Утім, їхнє втілення все ще залишається складною задачею, адже тепер проєктування механічної частини, створення устроїв управління, виробництво і досліди необхідні двом різним строям з різними призначеннями. У своїй новій роботі інженери з Каліфорнійського технологічного інституту у спробах подолати розрив між повітряними та наземними роботами представили робота LEONARDO або Лео, що є скороченням від «ноги на дошці з дроном» (LEgs ONboARD drOne). Він ходить на двох ногах, стрибає і літає, а також може утримувати рівновагу на натягнутій мотузці і навіть на дошці, щоб потім робити у невистроєнних та рухомих середовищах.
Як виглядає Лео?
Лео важить 2,58 кілограма, повний зріст досягає 75 сантиметрів. Він складається з трьох основних підустроїв, а саме, тулуба, повітряноверетової рухової установки і двох ніг з точковими опорами. З ними він може самостійно рухатися зі скорістю до 20 сантиметрів на секунду. Ноги Лео створені так, щоб момент інерції був щонайменшим, що дозволяє хутко ходити та зменшувати тягу гвинта, необхідну для польоту. Для цього в споруді ніг використовуються труби з вуглецевого волокна і тривимірні нейлонові суглобки. Обидві ноги симетричні, і на кожній є три серводвигуна: в області таза, а також спереду й ззаду стегна.
Вони дозволяють Лео рухатися, налагоджують йому довжину ніг і розвертають їх. На кінці кожної ноги є півкуля-п'ята з поліуретанової гуми, яка дозволяє йому визначати, коли відбувається стик із землею під час нормальної ходьби і коли йому слід перемкнутися на політ. Ці п'яти допомагають йому втримувати рівновагу та відключати повітряні пропелери, а також підніматися від землі для зльоту.
У плечах у Лео знаходяться чотири симетрично розміщені гвинти. Кожен односпрямований трилопатевий повітряний пропелер проміром шість дюймів має закріплений ступінь, а їхня тяга настроюється скорістю обертання. Їх він може використовувати для встановлення рівноваги та управління як під час ходьби, так і польоту. Осі обертання обрані так, щоб забезпечити створення моментів крену, тангажу і рискання як у додатньому, так і у від'ємному напрямку відносно осердя мас. Робот безпосередньо взаємодіє з приводами ніг і контролером гребного двигуна, а також з інерціальним вимірювальним блоком, завдяки чому отримує дані про своє положення. Контролери наземного та повітряного пересування перемикаються залежно від виміряного стану стику двох ніг.
Що Лео вміє робити?
Завдяки такому обладнанню роботу піддаються всі види пересування: ходьба по землі, катання на дошці, утримування рівноваги мотузкою та, звісно, перелітання перепон, як-от прірва між столами чи сходи. Повітряні пропелери допомагають йому встояти перед вітром зі скорістю 3,8 метра на секунду, а також вивертати між перепонами на тій же дошці. До речі, звичайний безлітунник за такої потужности аеродинамічної труби одразу відкинуло назад, а робот завдяки ногам встояв. Що катання на дошці, що утримання рівноваги на мотузці вимагає тонкого налагодження двох механізмів пересування, адже тією ж дошкою необхідно орудувати, повільно відхиляючись на дошці, а з мотузки можна легко впасти. Ці два досліди показали, як добре Лео може орудуватися «внутрішніми відчуттями», а саме на положення осердя мас, щоб тримати рівновагу.
Інженери гадають, що Лео зможе замінити людей на небезпечній роботі. Наприклад, на великій висоті або у важкодоступних місцях. Це перевірка і лагодження високовольтних смуг, куди робочих іноді доставляють за допомогою вертольотів, а Лео, можливо, може знизити кількість смертей і плату за або ціну завдання. Ще одна хороша задача для Лео — це крашення високих мостів. Йому легко вдається підтримувати рівновагу на слизькій поверхні, тому й огляд покрівлі споруд або труб заводів теж можна буде доручити роботу.
Лео важить 2,58 кілограма, повний зріст досягає 75 сантиметрів. Він складається з трьох основних підустроїв, а саме, тулуба, повітряноверетової рухової установки і двох ніг з точковими опорами. З ними він може самостійно рухатися зі скорістю до 20 сантиметрів на секунду. Ноги Лео створені так, щоб момент інерції був щонайменшим, що дозволяє хутко ходити та зменшувати тягу гвинта, необхідну для польоту. Для цього в споруді ніг використовуються труби з вуглецевого волокна і тривимірні нейлонові суглобки. Обидві ноги симетричні, і на кожній є три серводвигуна: в області таза, а також спереду й ззаду стегна.
Вони дозволяють Лео рухатися, налагоджують йому довжину ніг і розвертають їх. На кінці кожної ноги є півкуля-п'ята з поліуретанової гуми, яка дозволяє йому визначати, коли відбувається стик із землею під час нормальної ходьби і коли йому слід перемкнутися на політ. Ці п'яти допомагають йому втримувати рівновагу та відключати повітряні пропелери, а також підніматися від землі для зльоту.
У плечах у Лео знаходяться чотири симетрично розміщені гвинти. Кожен односпрямований трилопатевий повітряний пропелер проміром шість дюймів має закріплений ступінь, а їхня тяга настроюється скорістю обертання. Їх він може використовувати для встановлення рівноваги та управління як під час ходьби, так і польоту. Осі обертання обрані так, щоб забезпечити створення моментів крену, тангажу і рискання як у додатньому, так і у від'ємному напрямку відносно осердя мас. Робот безпосередньо взаємодіє з приводами ніг і контролером гребного двигуна, а також з інерціальним вимірювальним блоком, завдяки чому отримує дані про своє положення. Контролери наземного та повітряного пересування перемикаються залежно від виміряного стану стику двох ніг.
Що Лео вміє робити?
Завдяки такому обладнанню роботу піддаються всі види пересування: ходьба по землі, катання на дошці, утримування рівноваги мотузкою та, звісно, перелітання перепон, як-от прірва між столами чи сходи. Повітряні пропелери допомагають йому встояти перед вітром зі скорістю 3,8 метра на секунду, а також вивертати між перепонами на тій же дошці. До речі, звичайний безлітунник за такої потужности аеродинамічної труби одразу відкинуло назад, а робот завдяки ногам встояв. Що катання на дошці, що утримання рівноваги на мотузці вимагає тонкого налагодження двох механізмів пересування, адже тією ж дошкою необхідно орудувати, повільно відхиляючись на дошці, а з мотузки можна легко впасти. Ці два досліди показали, як добре Лео може орудуватися «внутрішніми відчуттями», а саме на положення осердя мас, щоб тримати рівновагу.
Інженери гадають, що Лео зможе замінити людей на небезпечній роботі. Наприклад, на великій висоті або у важкодоступних місцях. Це перевірка і лагодження високовольтних смуг, куди робочих іноді доставляють за допомогою вертольотів, а Лео, можливо, може знизити кількість смертей і плату за або ціну завдання. Ще одна хороша задача для Лео — це крашення високих мостів. Йому легко вдається підтримувати рівновагу на слизькій поверхні, тому й огляд покрівлі споруд або труб заводів теж можна буде доручити роботу.