Колесного робота с изменяемой формой корпуса научили облетать препятствия
Израильские инженеры создали гибрид колесного робота и квадрокоптера с изменяемой геометрией корпуса. Он оборудован четырьмя винтами, позволяющими ему легко преодолевать высокие препятствия, а также четырьмя колесами для эффективного передвижения по полу или преодоления узких и низких проемов. Разработка будет представлена на конференции ICRA 2019.
Колесные роботы и мультикоптеры — два больших класса аппаратов, обладающих характерными для них достоинствами и недостатками. Колесные роботы эффективно передвигаются по плоским поверхностям и способны перевозить на себе грузы с большой массой. Дроны тратят на те же самые действия гораздо больше энергии, но благодаря полету они способны преодолевать препятствия практически любой высоты и имеют гораздо больший радиус обзора местности. Многие инженеры пытаются совместить преимущества этих аппаратов в одной системе, используя два подхода. Одни разработчики предлагают создавать единое устройство, совмещающее в себе колеса и винты, а другие считают, что эффективнее применять связку из двух аппаратов разных типов, работающих в паре.
Давид Заррук (David Zarrouk) и Нир Меири (Nir Meiri) из Университета имени Бен-Гуриона использовали первый подход и создали единый аппарат, совмещающий в себе механизмы для езды и полета. Подобные разработки существовали и ранее, но новый гибридный робот имеет гораздо более необычную конструкцию, основанную на более ранней разработке группы Заррука. Новый робот состоит из трех сегментов: центрального, в котором располагаются аккумулятор, платы управления и другие компоненты, а также двух боковых, на каждом из которых расположено по два электромотора, используемых для вращения винтов и колес. Особенность робота заключается в том, что он может менять угол между двумя боковыми сегментами благодаря еще одному мотору в центральной части конструкции.
Меняя угол между сегментами, робот может изменять свою форму с плоской, выгодной для полета, на изогнутую, оптимальную для передвижения с помощью колес. Кроме того, во время езды робот может использовать этот механизм, чтобы изменять клиренс, а также чтобы уменьшать свою высоту при проезде через низкие проемы или наоборот уменьшать свою ширину, чтобы проехать через узкое препятствие.
Инженеры показали несколько экспериментов с аппаратом. Во время них аппарат перемещался по трассам с препятствиями, используя езду во время передвижения по полу и полет для пролета над препятствиями. На видео можно видеть, что переход между двумя типами передвижения происходит практически мгновенно. Кроме того, разработчики продемонстрировали, как аппарат в режиме полета перевозит на себе груз массой 400 граммов.
Помимо более легкого преодоления препятствий, дроны также имеют преимущество в радиусе обзора местности. Китайские инженеры создали гибридную систему из работающих в паре колесного робота и дрона, одновременно создающих карту окружающей местности. Эксперименты показали, что вместе аппараты исследуют окружающую среду быстрее, чем поодиночке.
Григорий Копиев
Он позволяет подключать до шести роборук одновременно
Инженеры и дизайнеры из Японии разработали прототип модульной системы дополнительных носимых роборук JIZAI ARMS. Система состоит из базового блока, который надевается на спину как рюкзак, а уже к нему можно присоединять до шести роботизированных конечностей. Доклад с описанием разработки представлен в рамках конференции CHI ’23. Инженеры достаточно давно экспериментируют с носимыми дополнительными конечностями. Как правило, это роборуки, которые крепятся к торсу или спине человека и управляются либо им самим, либо оператором. Однако существующие прототипы чаще всего выполнены в виде одной руки или дополнительной пары — например, именно так выглядели роборуки, представленные в 2019 году группой инженеров под руководством Масахико Инами (Masahiko Inami) из Токийского университета. Теперь японские инженеры и дизайнеры под руководством Нахоко Ямамуры (Nahoko Yamamura) из Токийского университета при участии Масахико Инами разработали носимую систему JIZAI ARMS, которая поддерживает сразу шесть роборук. Система имеет модульную конструкцию, в основе которой находится базовый блок. Он надевается на спину человека как рюкзак и удерживается в плотном контакте с телом за счет нескольких ремней. Блок имеет шесть портов для установки быстросъемных робоконечностей. Порты попарно расположены в разных плоскостях чтобы установленные руки не мешали движению друг друга. Каждый порт имеет электрический разъем в центре и энкодер для определения угла, под которым прикреплена роботизированная рука. Масса базового блока составляет 4,1 килограмм. А общая масса системы вместе с четырьмя подсоединенными к терминалам руками достигает 14 килограмм. Длина роборук подбиралась такой, чтобы при вытягивании их вперед перед пользователем быть приблизительно равной длине его рук. Кисти роборук съемные и при необходимости их можно заменить захватами другого типа. Также дизайнеры постарались придать робоконечностям анатомическое сходство с человеческими руками. Система может управляться через приложение на персональном компьютере, а также с помощью контроллера, выполненного в виде уменьшенной вдвое копии базового модуля и присоединенных к нему роборук. Если пользователь или сторонний оператор изменяет положение рук на контроллере, то это приводит к аналогичным движениям робоконечностей на полноразмерном прототипе. Авторы отмечают сложность управления несколькими руками одновременно, для этого им приходилось задействовать сразу несколько операторов. В дальнейшем исследователи планируют изучить впечатления и ощущения людей от длительного ношения и использования модулей с дополнительными конечностями. https://www.youtube.com/watch?v=WZm7xOfUZ2Y На сегодняшний день отсутствие эффективных систем управления — главное препятствие на пути внедрения систем дополнительных носимых рук. Однако, как продемонстрировали инженеры из Японии, в будущем, возможно, удастся научить людей управлять дополнительными конечностями с помощью нейроинтерфейсов.