«Козлиную» робоногу научили бегать и прыгать в любом направлении
Саймон Калуш (Simon Kalouche) из Университета Карнеги — Меллона разработал роботизированную ногу GOAT, которая может в любом направлении идти, бежать и прыгать с последующим мягким приземлением. Кратко о разработке рассказывает IEEE Spectrum.
Ходьба сама по себе является достаточно сложной задачей для шагающих роботов. Даже современные роботы, участвовавшие в соревнованиях DARPA Robotics Challenge в 2015 году, часто спотыкались и падали. Как правило, для безопасной ходьбы роботы вынуждены аккуратно и точно ставить ноги, четко фиксируя их на поверхности, что крайне сложно при передвижении по неровной поверхности и смене направления движения.
Шагающих роботов, способных к динамичным движениям, крайне мало. В качестве удачных примеров можно привести прыгающего на бегу через препятствия робота-гепарда из MIT или японского шагающего робота, которого показали весной 2016 года на конференции в Токио разработчики из Alphabet.
Саймон Калуш решил вместо оптимизации алгоритмов для передвижения на ногах классической компоновки использовать пространственно-параллельную схему размещения актуаторов в ноге — благодаря этому GOAT может передвигаться в любом направлении. Такая робонога может как аккуратно переступать, так и бегать, и даже прыгать за счет пружинящей конструкции не только по ровной, но и по сложной поверхности.
Для демонстрации возможностей пространственно-параллельной схемы размещения актуаторов разработчик построил работающий прототип одной ноги на электромоторах с планетарной передачей — по словам Саймона Калуша, пневматика и гидравлика требуют слишком громоздких систем. В проведенных экспериментах на стенде нога показала высоту прыжка в 82 сантиметра — это более чем в два раза превышает собственную высоту конструкции.
В дальнейшем автор планирует продолжить разработку GOAT, провести полевые испытания прототипа и приступить к реализации полноценного робота на ногах с пространственно-параллельной схемой. По мнению Саймона Калуша, робоноги такой конструкции подойдут в тех случаях, когда традиционные колесные или шагающие роботы окажутся бесполезны. Робот с ногами GOAT может взбираться по крутым склонам, перепрыгивать высокие препятствия и ямы, менять направление движения в замкнутом пространстве, где невозможен разворот, а также двигаться по сложной поверхности — например, по руинам. Робот с такими возможностями может пригодиться как военным, так, например, и спасателям.
Он пригодится на Марсе, Луне и ледяных спутниках планет-гигантов
Инженеры разработали концепцию робота для будущих миссий по изучению пещер на Марсе, Луне и ледяных спутниках планет-гигантов. Проект ReachBot описывает устройство с несколькими конечностями, которые способны раскладываться и дотягиваться до удаленных точек, на которых можно закрепиться с помощью захвата с металлическими шипами, сообщается в отчете NASA. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера С тех пор как орбитальные исследовательские аппараты подтвердили существование пещер под поверхностью Марса и Луны, ученые не перестают размышлять над их полноценным исследованием. Помимо ценной информации об истории формирования небесного тела, в пещерах, куда не проникают ультрафиолетовые солнечные лучи и космические заряженные частицы, могли бы сохраниться и следы внеземной жизни. До последнего времени все подвижные роботы, предназначенные для изучения других планет, разрабатывались с расчетом, что они будут передвигаться только по сравнительно ровной поверхности. Поэтому они имеют относительно простое четырех- или шестиколесное шасси, которое устойчиво и не требует много энергии, но, к сожалению, не позволяет передвигаться по крутым каменистым склонам и скалам, и потому не подходит для исследования пещер. Инженеры под руководством Марко Павоне (Marco Pavone) из Стэндфордского университета уже несколько лет работают над многоэтапным проектом ReachBot для NASA, развивающим концепцию робота, способного перемещаться по пещерам и скалам со сложным рельефом, недоступным для других видов роботов при разных уровнях гравитации. Его главная особенность заключается в необычном способе передвижения. Вместо колес или ног у него есть несколько гибких удлиняющихся конечностей, на конце которых располагаются захваты с множеством мелких металлических шипов, которые цепляются за малейшие неровности на каменной поверхности. Аналогичный способ удержания на вертикальных поверхностях применялся в прототипе робота-скалолаза LEMUR, разработанном Лабораторией реактивного движения NASA. За счет металлических шипов робот может удерживать свое положение, распределив свой вес между несколькими конечностями, пока подыскивает следующую точку опоры для одной из них. Ожидается, что ReachBot сможет передвигаться не только по стенам и потолку, но и по полу как обычный ходячий робот. Однако на данной стадии проектирования конкретной конструкции для конечностей еще нет. Разработчики оценили параметры робота для миссии по исследованию марсианской лавовой трубки с высотой от пола до потолка порядка 30 метров. Это должно быть устройство массой около 10 килограмм, с восемью конечностями, способными развертываться до 20 метров в длину, оборудованное камерами и лидаром для навигации и прокладывания маршрута, а также для картографирования окружения. На предыдущих этапах были разработаны алгоритмы движения робота на плоскости, а также построен примитивный прототип ReachBot. В качестве четырех конечностей на нем используются стальные измерительные рулетки, оснащенные механизмом поворота, который позволяет «наводить» их на объект. После чего другой механизм раскручивает рулетку, на конце которой расположен захват с металлическими шипами. Робот умеет определять положение предметов вокруг с помощью визуальных меток, дотягиваться до них конечностями, ухватываться с помощью захватов и подтягивать себя в нужном направлении. В будущем разработчики планируют построить версию, которая способна двигаться в трехмерном пространстве. https://www.youtube.com/watch?v=Q6uvS_19OcA Существуют и другие концепции исследования инопланетных пещер, куда нет доступа колесных роботам. Одна из них предполагает использование нескольких четвероногих роботов Spot Mini. Каждый из членов группы будет отличаться от других, иметь свою роль и помогать другим.