Гарвардский роботаракан уменьшился в размерах

Американские инженеры создали уменьшенную версию роботаракана HAMR. Новый четвероногий робот имеет длину 2,25 сантиметра и массу 320 миллиграммов. В нем используется восемь пьезоэлектрических актуаторов, работающих с частотой до 200 герц, что позволяет ему передвигаться со скоростью почти 14 длин тела в секунду. Разработчики представили статью о роботе на конференции ICRA 2020, а также рассказали о нем в интервью для IEEE Spectrum.

В некоторых сферах востребованы совсем небольшие роботы, способные выполнять, как правило, ограниченный набор задач в условиях, недоступных человеку из-за размера. К примеру, Rolls-Royce представила в 2018 году концепцию диагностики и ремонта авиадвигателей миниатюрными роботами, а затем инженеры из Гарвардского университета в совместном с компании исследовании создали реальный прототип робота, способного ходить по внутренним частям двигателя, причем даже вверх ногами.

Он был основан на миниатюрном роботаракане HAMR, вариации которого инженеры в последние годы научили ходить по воде, взбираться на горки и показывать другие навыки. Робот имел небольшой размер и долгое время был одним из наиболее совершенных машин в сравнении с аналогами, но для того, чтобы его или аналогичные устройства можно было реально применять для заявляемых задач, к примеру, перемещаться по небольшим зазорам при обследовании механизмов и конструкций, необходимо работать над дальнейшей миниатюризацией компонентов.

В своей новой работе инженеры из Гарвардского университета под руководством Роберта Вуда (Robert Wood) создали рабочий прототип уменьшенного роботаракана HAMR-Jr в несколько раз меньшей массой и размером: 320 миллиграммов и 2,25 сантиметра в длину. Как и его «прародитель» HAMR, новый робот состоит из углеволоконной рамы, миниатюрной электроники и главного компонента — пьезоэлектрических актуаторов с механической передачей.

Возле каждой ноги роботаракана располагаются два параллельных пьезоэлеткрических актуатора. У каждого из них только одна степень свободы и они могут под действием электрического тока отклоняться вправо или влево. Но к актуаторам присоединены части механической передачи, которые с другой стороны присоединены к ноге. Это позволяет преобразовывать движения одного актуатора в движение ноги по вертикали, а второго в движение по горизонтали. За счет этого ноги робота могут двигаться произвольно, в том числе описывать в воздухе круг.

Поскольку эта версия роботаракана является первичным прототипом, в ней инженеры реализовали базовые возможности, но не автономность. Робот получает энергию и команды от стороннего источника. При этом авторы отмечают, что по результатам экспериментов масса полезной нагрузки робота оказалась равной 3,5 граммам, что достаточно для того, чтобы добавить роботу аккумулятор, приемник сигналов и преобразователь напряжения, если судить по предыдущим разработкам этой и других групп. Также они показали, что полезная нагрузка, равная массе робота, почти не оказывает влияние на характеристики его движения.

Помимо исследований максимальной нагрузки инженеры протестировали разные режимы движений HAMR-Jr и его скорость. Они показали, что робот способен передвигаться несколькими видами шага вперед, в том числе рысью, прыгать, ходить вбок подобно крабу и поворачивать. Испытания продемонстрировали, что максимальная скорость достигается при частоте движения актуаторов 200 герц. С такой частотой скорость достигает 31,3 сантиметра в секунду или 13,9 длин тела в секунду.

Группа Роберта Вуда также занимается созданием робопчел — небольших летающих роботов. В конце прошлого года инженеры показали новую версию с четырьмя парами крыльев и массой 0,66 граммов. Такое количество крыльев позволяет роботу не только находится в воздухе, но и маневрировать.

Григорий Копиев