Колеса с актуаторами позволили управлять наклоном и дорожным просветом робота

Австралийские инженеры протестировали четырехколесную машину с новым типом колес, позволяющим на ходу менять высоту оси относительно земли и передаточное соотношение. Колесо содержит три линейных актуатора, которые могут двигаться и смещать втулку колеса относительно его обода, тем самым меняя характеристики движения. Статья, посвященная моделированию колеса, была представлена на конференции ICRA 2019, а видео с испытаниями прототипа опубликовано на YouTube.

Обычно для езды на пересеченной местности используют амортизаторы, позволяющие частично гасить удары, приходящиеся на колеса. Кроме того, существуют активные амортизаторы, которые могут менять жесткость или даже двигаться, немного подстраиваясь под рельеф. Существуют также альтернативные конструкции, например, колесо с тремя интегрированными амортизаторами. Как правило, их применяют инвалидных колясках или велосипедах, в которых изначально не предусмотрен амортизатор.

В 2019 году инженеры под руководством Джонатана Робертса (Jonathan Roberts) из Квинслендского технологического университета предложили использовать в таких колесах не пассивные амортизаторы, а актуаторы, способные постоянно сдвигать расположение оси вращения колеса и тем самым влиять на параметры движения. За смещение отвечают линейные пневматические актуаторы.

Быстрое изменение положения оси вращения дает два преимущества. Оно позволяет динамически менять расположение колес относительно корпуса. Например, таким образом можно подстраивать дорожный просвет между втулкой и корпусом так, чтобы корпус всегда (до определенного угла наклона) оставался в горизонтальном положении. На видео прототипа четырехколесной машины можно видеть, как она за счет новых колес меняет высоту, наклоняется и даже кренится вбок.

Еще одно преимущество заключается в том, что при постоянном смещении втулки угловая скорость вращения колеса остается неизменной, но линейная меняется. Параметры линейного движения в таком случае формируются исходя из движения мнимого колеса с радиусом, равным минимальному расстоянию от втулки до обода.

Исследования в области необычной подвески и режимов движения колес нередко применяются или предлагают применять в планетоходах. Например, в марсоходах «Кьюриосити» и «Марс-2020» применяется подвеска типа rocker-bogie, позволяющая преодолевать препятствия, вдвое превышающие диаметр колеса. А в прошлом году американские исследователи нашли режим движения колес, позволяющий с их помощью рыть относительно глубокие траншеи.

Григорий Копиев