Горящий ацетилен вытолкнул воду из планера и планер из воды
Британские инженеры разработали планер, способный выныривать из воды на большой скорости благодаря простому реактивному двигателю. Планер набирает воду из окружающей среды, после чего часть воды заполняет камеру сгорания, а часть направляется в отсек с карбидом кальция, который производит ацетилен при контакте с водой. После синтеза достаточного объема ацетилена его смесь с воздухом поджигается, благодаря чему вода выталкивается из камеры сгорания с большой силой и двигает планер вперед. Эксперименты показали, что планер длиной около 20 сантиметров способен взлетать из воды и преодолевать до 26 метров, рассказывают авторы статьи в Science Robotics.
Существует множество проектов дронов для полетов в воздухе и роботизированных плавательных аппаратов. Кроме того, некоторые из них представляют собой гибриды, например, дрон с колесами для езды или робот, способный как плавать на поверхности воды, так и погружаться. Однако создание робота, способного работать как в воде, так и в воздухе — технически сложная задача, и таких проектов гораздо меньше. Почти все такие аппараты используют для полета винты, как в случае с американским квадрокоптером или швейцарским самолетом с крылом изменяемой стреловидности.
Инженеры под руководством Мирко Ковача (Mirko Kovac) из Имперского колледжа Лондона создали аппарат, способный выныривать из воды и перелетать на относительно большое расстояние с помощью реактивного двигателя. Аппарат представляет собой планер из углеродного волокна массой 160 граммов. В центре планера располагается цилиндрическая камера объемом 491 миллилитр с соплом диаметром 6,8 миллиметра. Сбоку, с другой стороны от планера, располагается водозащищенный блок управления с аккумулятором, а также отсек с карбидом кальция.
Карбид кальция при контакте с водой самопроизвольно вступает в интенсивную реакцию с образованием газообразного ацетилена. Инженеры оснастили отсек с ацетиленом насосом для прокачки воды и трубкой, через которую ацетилен поступает в камеру сгорания. После набора нужного количества газа аппарат может поджечь его с помощью искры и взлететь.
Эксперименты показали, что планер улетает на максимальное расстояние, составляющее 26 метров, при соотношении воды и газа в камере сгорания по объему около двух к трем частям. При поджоге ацетилена за 25 миллисекунд давление внутри камеры повышается в среднем до 6,4 атмосфер, благодаря чему вода вытесняется из камеры с тягой до 41 ньютона. Во время одного из 22 полетов аппарат ускорился до десяти метров в секунду.
Разработчики отмечают, что вода поступает в отсек для генерации ацетилена с помощью перистальтического насоса в виде отдельных капель, а не сплошного потока. Это позволяет использовать один объем карбида кальция многократно для повторных запусков после посадки на воду.
Ранее мы рассказывали о других разработках инженеров под руководством Мирко Ковача. Например, в прошлом году они создали дрон с защитным оригами-бампером. Он защищает компоненты дрона во время удара, а также гасит вращательное движение, обычно возникающее после контакта с какой-либо поверхностью под углом.
Григорий Копиев
И покрутила стопой
Инженеры из Кореи разработали робоногу HyperLeg для человекоподобных роботов, которая имитирует анатомию и возможности человеческой конечности. Нога массой 8,1 килограмм имеет подвижный голеностопный сустав с двумя степенями свободы и подвижную стопу с отклоняемым мыском. Видео доступно на YouTube-канале лаборатории. В последние годы активно развивается направление разработки человекоподобных ходячих роботов. Благодаря наличию ног они в теории могут эффективно передвигаться по разнообразным типам поверхностей и преодолевать препятствия, недоступные для роботов на колесах. За прошедшее несколько лет инженеры научили роботов держать баланс и достаточно уверенно передвигаться. Например, известный человекоподобный робот Atlas, разработанный компанией Boston Dynamics, способен не только уверенно ходить, но также бегать, танцевать и даже демонстрировал некоторые элементы паркура. Тем не менее многие разрабатываемые компаниями человекоподобные роботы до сих пор уступают людям в ловкости, скорости и навыках эффективного передвижения на ногах. Не исключено, что это связано со строением робоног прототипов, которое отличается от анатомии человеческих конечностей, имеющих подвижный голеностопный сустав с несколькими степенями свободы и сгибающуюся ступню. Приблизить ноги роботов к человеческим возможностям решили инженеры из лаборатории робототехники IRIM lab Корейского института технологий и образования. Совместно с компанией WIRobotics они разработали прототип человекоподобной ноги Hyperleg, имитирующей внешний вид, анатомию и возможности нижней человеческой конечности. Робонога состоит из бедра, голени и подвижной ступни. Суммарная масса робоконечности составляет 8,1 килограмм, а высота 786 миллиметров. Все актуаторы располагаются в бедре, масса которого достигает 3,94 килограмм. Главная отличительная черта от предыдущих разработок заключается в конструкции голеностопного сустава, который имеет две степени свободы. Как и у человеческой конечности, помимо подвижного соединения, которое позволяет поднимать носок ступни к голени и отклонять его вниз, голеностопный сустав HyperLeg может вращать ступню в поперечном направлении на 30 градусов в обе стороны. Кроме этого, ступня Hyperleg имеет округлую пятку и сгибаемый мысок аналогично ступне человека. Таким образом, при движении нога может опираться как на переднюю, так и на заднюю часть стопы, аналогично тому как это происходит у человека при ходьбе. В представленном видео продемонстрированы возможные движения роботизированной конечности, а также ее испытания на прыжок в длину с дополнительным грузом 8 килограмм, закрепленным на верхней части бедра. Преодолеваемая 16-килограммовой ногой дистанция в прыжке составляет около 900 миллиметров. https://www.youtube.com/watch?v=wLFCMwRvhVI Другой человекоподобный робот, Digit, разрабатываемый компанией Aerial Robotics для работы на складах, тоже имеет примечательную конструкцию ног, отличающуюся от ног роботов Atlas и недавно представленных роботов Optimus, компании Tesla. Его колено выгнуто в противоположную от привычного направления сторону. Такая конструкция коленного сустава призвана помочь роботу в подъеме груза.