Японцы заставили робота попотеть
Исследователи из Токийского университета построили гуманоидного робота, в конструкции которого предусмотрен своеобразный механизм потения для охлаждения электромоторов. Авторы выступили с докладом на конференции IROS 2016 в Тэджоне (Южная Корея), кратко о роботе рассказывает IEEE Spectrum.
Электромоторы при постоянной нагрузке могут достаточно ощутимо нагреваться, а перегрев может привести к поломке двигателя. Для того чтобы моторы не перегревались, необходима система охлаждения, которая, как правило, реализуется с помощью вентиляторов и радиаторов. Японские специалисты по робототехнике решили использовать механизм, схожий с потением человека, и сконструировали робота с потеющим скелетом.
Гуманоидный робот под названием Kengoro весит 56 килограммов и построен на алюминиевой раме высотой 1,7 метра. В конструкции робота использовано 108 электромоторов, для отвода тепла от которых использована специально разработанная система пассивного охлаждения.
Алюминиевый каркас робота изготовлен из металлического порошка методом лазерного спекания, с помощью которого можно изготавливать объекты со сложной структурой. Разработчики напечатали части скелета в виде алюминиевых пористых «губок» с большим количеством микроканалов, через которые вода самостоятельно просачивается и испаряется, охлаждая таким образом находящиеся рядом сервомоторы.
Испытания, проведенные создателями робота, показали, что использование потеющего скелета эффективнее традиционного пассивного воздушного охлаждения, однако проигрывает системам активного охлаждения. На один день работы Kengoro использует полстакана деионизированной воды.
Перегрев — достаточно серьезная проблема, которая по-разному решается инженерами в самых разных сферах. Например, перегрев матрицы фотоаппарата может вызвать появление шума на снимке, и для борьбы с этим явлением компания PrimaLuceLab сконструировала фотоаппарат с дополнительно установленным охлаждающим модулем.
Николай Воронцов
Гексакоптер оснащен двумя взлетно-посадочными платформами для квадрокоптеров
Инженеры из Сколтеха разработали гибридный гексакоптер MorphoLander, который выступает в роли передвижного аэродрома для дронов меньшего размера. MorphoLander не только летает, но и может ходить по неровной поверхности при помощи четырех ног. В верхней части корпуса расположены две взлетно-посадочные платформы для микродонов. Дрон может пригодиться для инспекции объектов и поиска пострадавших во время стихийных бедствий, говорится в препринте на arXiv.org. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Дроны отлично подходят для выполнения задач поиска, инспекции и мониторинга, но потребляют много энергии и не могут долго находиться в полете. Одним из способов преодолеть это ограничение стала разработка дронов гибридной конструкции, которые могут не только летать, но и передвигаться по земле, например, с помощью колес или ног. Несмотря на то, что такой подход позволяет продлить время работы за счет менее энергозатратного способа передвижения по поверхности, продолжительность полета гибрида и его эффективность часто снижается из-за дополнительного веса. Инженеры под руководством Дмитрия Тетерюкова (Dzmitry Tsetserukou) из Сколтеха предложили использовать громоздкий дрон в качестве носителя для дронов поменьше. Тогда большой дрон выступает в роли передвижного «улья», который в нужный момент выпускает рой маленьких дронов, способных более эффективно выполнить задачу на большой территории за счет совместной работы. Разработанный прототип под названием MorphoLander представляет собой гексакоптер с четырьмя ногами, каждая из которых имеет три степени свободы. С их помощью дрон может передвигаться по неровной поверхности. Масса гибрида немного больше 10 килограмм. Встроенного аккумулятора хватает на 12 минут полета. Сверху на корпусе закреплены две посадочные платформы диаметром 20 сантиметров, на которые могут садиться микродроны. Чтобы микродронам (инженеры использовали Crazyflie 2.1 массой 27 грамм) было проще садиться на MorphoLander, материнский дрон с помощью алгоритма стабилизации старается удерживать горизонтальное положение платформ, подстраивая высоту ног под неровности поверхности. Посадка микродронов происходит под управлением алгоритма машинного обучения, его обучение с подкреплением проходило в симуляторе на платформе игрового движка Unity, который позволяет имитировать физику, с использованием пакета машинного обучения Unity ML Agents. Обученный алгоритм посадки затем испытали в трех сценариях с участием реальных дронов. В первом два микродрона должны были взлетать с расстояния полутора метров от MorphoLander и затем садиться на его платформы. Среднее значение отклонения от центра платформы в этом сценарии составило всего около 5,5 миллиметра. Во втором сценарии микродроны должны были садиться на материнский дрон, стоящий на неровной поверхности. В этом случае ошибка возросла и составила 25 миллиметров. Третий сценарий имитировал реальное применение: микродроны взлетали с платформ, в то время как MorphoLander отходил от места взлета на некоторое расстояние, после чего микродроны должны были сесть обратно. Среднее значение отклонения от центра 20-сантиметровой платформы составило 35 миллиметров. В будущем инженеры планируют увеличить точность и устойчивость алгоритма управления микродронами за счет контроля тяги отдельных винтов. https://www.youtube.com/watch?v=fV8_Ejy81s8&t=1s Совместная работа помогает роботам справляться с более трудными задачами. К примеру японские инженеры разработали систему из работающих в паре дрона и наземного робота. Они соединены друг с другом тросом, что позволяет наземного дрону взбираться на более крутые подъемы. Для этого дрон закрепляет трос на вершине, после чего наземный робот натягивает его с помощью лебедки и поднимается наверх.
