Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Двигающийся по себе манипулятор научился менять высоту

Yotam Ayalon et al. / IEEE Robotics and Automation Letters, 2020

Израильские инженеры создали новую версию манипулятора MASR, которая способна перемещаться не только в горизонтальной плоскости, но и менять высоту. Манипулятор состоит из набора одинаковых пассивных сегментов, выстроенных в линию, и блока, который двигается по ним и поворачивает их на нужный ему угол. Благодаря такой конструкции манипулятор имеет большую рабочую зону, но при этом использует только три мотора, рассказывают авторы статьи в IEEE Robotics and Automation Letters.

Как правило, если робот или манипулятор имеет сгибающуюся конечность, ее делают из нескольких отдельных сегментов, и на стыке между ними стоит хотя бы по одному мотору. Даже если сегменты управляются натяжением тросов или подачей воздуха в надувные камеры, они все равно управляются отдельными актуаторами, пускай и вынесенными за пределами самой конечности. Такой подход позволяет совершать быстрые движения одновременно несколькими сегментами, но при этом требует большое количество актуаторов и энергии.

В 2017 году группа инженеров из Университета имени Бен-Гуриона под руководством Давида Заррука (David Zarrouk) разработала альтернативную конструкцию манипуляторов, которая имеет множество степеней свободы в горизонтальной плоскости и при этом требует всего два двигателя. Теперь они представили вторую версию разработки, которая может двигаться и вертикально. Основа конструкции осталась той же: манипулятор состоит из ряда сегментов, которые можно поворачивать относительно друг друга, и ездящего по ним подвижного блока.


Сегменты соединены между собой через червячную передачу: колесо расположено на конце одного сегмента, а на червяк в начале другого и на его вал по бокам надето две шестерни. Они нужны для того, чтобы подвижный блок мог поворачивать сегменты на нужный ему угол. Также теперь сегменты соединены через алюминиевые петли, которые не позволяют манипулятору провисать даже под тяжестью подвижного блока.

Подвижный блок надет на ряд сегментов манипулятора и ездит по ним как по рельсу. В блоке используется два мотора. Один расположен снизу и через шестерни двигает блок по сегментам, зацепляясь за выступы на них. Второй мотор расположен сверху и нужен для того, чтобы поворачивать сегменты относительно друг друга. Инженеры придумали для этого простое и эффективное решение: на оси мотора есть зубья, но не на всей поверхности. Благодаря этому при движении вдоль сегментов блок может перемещаться свободно, не задевая их шестерни своими.

Помимо измененной конструкции блока главное отличие нового манипулятора заключается в том, что он закреплен на подвижном основании, которое может поднимать его на нужную высоту. Для этого тоже используется простая конструкция: основание манипулятора закреплено на длинном винте, который вращается шаговым мотором.

Разработчики показали на видео, как манипулятор может захватывать шар и перемещать его в другое место. Также благодаря тому, что он может изгибаться во многих местах, ему удалось обогнуть стену и доставить шар за нее.

Недавно компания Hello Robot представила робота для исследовательских проектов с простой, но эффективной конструкцией. Он состоит из вертикальной штанги и двигающегося по ней телескопического манипулятора, а все вместе они установлены на колесную платформу.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.