Роботаракана научили взбираться на горки и прыгать
Инженеры разработали четырехногого роботаракана HAMR-F с автономным питанием. Он может бегать по ровным поверхностям со скоростью 17,2 сантиметра в секунду, ходить боком, прыгать и взбираться вверх по наклонным поверхностям, сообщают инженеры в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.
Разработчики роботов часто используют в них не просто колеса и электромоторы, а конструкции, позаимствованные у живых организмов. Например, Boston Dynamics создала уже несколько моделей четвероногих и двуногих шагающих роботов. Но при создании миниатюрных роботов не всегда можно просто уменьшить конструкцию большого робота.
Инженеры под руководством Роберта Вуда (Robert Wood) из Гарвардского университета разработали небольшого четырехногого роботаракана длиной 4,5 сантиметра. В отличие от похожих роботов разработчики решили не использовать электромоторы, поскольку с ними сложно точно управлять направлением движения робота. Для каждой ноги они использовали систему из двух пьезоэлектрических актуаторов, один из которых может двигать ногу в горизонтальной плоскости, а второй — в вертикальной. Их можно активировать одновременно с разной силой и таким образом очень точно управлять движениями ног. Инженеры показали, что робот может быстро поворачивать, идти боком, прыгать и взбираться вверх по наклонной поверхности.
Всего в роботе восемь таких актуаторов, которым нужно напряжение в 200-250 вольт. Из-за этого инженерам пришлось уместить в роботе повышающий напряжение блок питания. Для того, чтобы роботом можно было управлять дистанционно, инженеры установили в него антенну и аккумулятор на 8, 10 или 25 миллиампер-часов. С самой емкой батареей робот может бегать в течение 4,5 минуты на скорости около 15 сантиметров в секунду (один раз разработчики разогнали роботаракана до 17,2 сантиметра в секунду).
Изначально прототип робота при движении вперед все время немного поворачивал и ходил по кругу. Инженеры добавили в него микроэлектромеханический гиростабилизатор и программу, которая постоянно немного корректирует шаги для того, чтобы роботаракан мог бегать прямо. В будущем разработчики планируют добавлять в робота новые датчики и работать над увеличением его автономности.
Созданием роботараканов несколько лет занимаются инженеры из другого американского университета — Калифорнийского университета в Беркли. Их роботы заметно больше и устроены немного иначе — у них шесть ног, которые приводятся в движение электромоторами. Инженеры научили разные модификации такого роботаракана бегать со скоростью 17,6 километров в час, протискиваться сквозь щели, самостоятельно переворачиваться со спины и передвигаться даже в сильно сплющенном состоянии.
Григорий Копиев
Он выдерживает температуру в 200 градусов Цельсия на протяжении 10 минут
Инженеры разработали термоустойчивый квадрокоптер FireDrone, он способен выдержать температуру в 200 градусов Цельсия в течение десяти минут. Это стало возможно благодаря тепловой защите на основе аэрогеля из полиимида, в которую заключены все внутренние компоненты дрона, включая электромоторы. Прототип оборудован инфракрасной камерой и термодатчиками, отслеживающими внутреннюю и внешнюю температуры. Благодаря устойчивости к высоким температурам дрон может пригодиться пожарным службам для разведки во время пожаров. Статья опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems. Во время тушения пожаров пожарные службы отправляют на место происшествия разведывательные отряды, чтобы оценить ситуацию. Это создает риск для жизни и здоровья сотрудников спасательных служб, поэтому инженеры ищут возможность использовать для этой цели дроны, которые можно было бы отправить к источнику опасности вместо людей. С помощью беспилотников можно предварительно обследовать место происшествия и определить положение источников опасности, составить план местности и попытаться найти выживших. Однако для того, чтобы работать в непосредственной близости от источника высокой температуры, дрон должен обладать термозащитой. Инженеры под руководством Мирко Ковача (Mirko Kovač) из Имперского колледжа Лондона разработали прототип квадрокоптера FireDrone с термозащитой на основе армированного стеклотканью полиимидного аэрогеля — легкого пористого геля, который состоит в основном из воздушных полостей в полиимидной матрице с добавлением стекловолокна и силикатного аэрогеля. Благодаря этой защите дрон способен выдерживать температуру до 200 градусов Цельсия на протяжении десяти минут, при этом температура внутри корпуса не превышает 40 градусов. Помимо обычной RGB-камеры, дрон оборудован также камерой, снимающей в инфракрасном диапазоне для обнаружения источников высокой температуры, в условиях сильного задымления. Бортовая электроника один раз в секунду измеряет температуру снаружи и внутри термозащитного кожуха. Внутри дрона есть система охлаждения, которая построена на использовании эффекта понижения температуры при испарении сжиженного углекислого газа, который находится в картридже. При излишнем нагреве происходит открытие клапана и небольшие трубки распределяют газ для охлаждения внутренних компонентов. Термозащита дрона построена из плоских элементов толщиной 15 миллиметров, которые крепятся к раме из полиамида, образуя ромбокубооктаэдр. Корпус такой формы проще в изготовлении, чем корпус с изогнутыми элементами, при этом он имеет достаточный внутренний объем. Для отражения инфракрасного излучения от источников тепла снаружи дрон покрыт алюминиевой фольгой. Двигатели находятся в центральной части дрона, их вращение передается пропеллерам с помощью трансмиссии. Термозащиту разработчики испытали в тепловой камере, а также в тестовых полетах вблизи источников открытого пламени. Эти эксперименты подтвердили, что за счет тепловой изоляции с помощью аэрогеля и использования системы охлаждения удается значительно замедлить рост внутренней температуры. Кратковременно дрон способен выдержать температуру даже больше 1000 градусов, однако при этом начинают происходить структурные изменения корпуса за счет деформации аэрогеля. Для чистого полиимидного аэрогеля такая деформация наблюдается уже выше 200 градусов, но дополнительные армирующие добавки позволяют снизить этот эффект. Благодаря низкой теплопроводности дрон может использоваться также и при низких температурах. И если время работы дрона в условиях высокой температуры определяется размером резервуара с углекислым газом для системы охлаждения, то в случае полетов в условиях холода, внутренняя температура поддерживается на достаточном уровне за счет тепловыделения внутренних компонентов дрона. https://www.youtube.com/watch?v=pNp2T9Sx7xY Из множества существующих дронов, предназначенных для тушения пожаров с помощью воды или огнетушителей выделяется гексакоптер NIMBUS, разработанный специалистами из Университета Небраски-Линкольна. Вместо тушения уже разгоревшегося огня, он предназначен для создания новых контролируемых поджогов — одного из методов борьбы с пожарами. Для этого он оборудован системой сброса горящих шаров.