Четвероногий робот ANYmal прогулялся в озере
Компания ANYbotics наглядно продемонстрировала одно из главных преимуществ своего четвероногого робота ANYmal — защиту от воды по стандарту IP67. Во время испытаний робот практически полностью погружался в воду, ходил по камням на дне и выходил на берег.
Активное развитие четвероногих роботов в том виде, в котором они известны сейчас, началось в 2000-е годы, когда ими заинтересовались американские военные. Они предполагали, что робособаки смогут переносить оборудование и боеприпасы, не испытывая проблем при ходьбе по сложному рельефу, к примеру, в горах. После нескольких лет разработок и испытаний военные все же отказались от этой идеи, но полученные наработки, в основном от Boston Dynamics, продолжили применяться, теперь уже в гражданских четвероногих роботах, причем не только от этой компании.
В прошлом году швейцарская компания ANYbotics представила четвероногого робота ANYmal, который основан на более ранних исследовательских прототипах, но в новой версии предназначен для коммерческого использования. Он использует для движения мощные сервоприводы в ногах, которые позволяют ему переносить до десяти килограмм. Для навигации робот использует лидар и несколько камер, в том числе инфракрасные и поворотные.
Главное отличие ANYmal от американского Spot или китайского AlienGo заключается в том, что он защищен от попадания воды по стандарту IP67 (погружение на глубину до метра продолжительностью до получаса). Ранее компания лишь заявляла о такой возможности, а теперь продемонстрировала это на практике, запустив робота в швейцарское озеро. Во время тестов робот заходил в воду на разную глубину, вплоть до такой, при которой над водой оставались только блок камер, передняя часть корпуса и часть лидара. Он передвигался по подводным камням и выходил на берег, не испытывая затруднений.
После испытаний разработчики показали зарядку робота. Зарядное устройство представляет собой конус с контактами, на которое робот ложится задней частью корпуса с углублением. На полную зарядку уходит три часа.
Помимо коммерческих четвероногих роботов, которые продаются на заказ и стоят десятки тысяч долларов, есть и открытые проекты для тех, кто хочет собрать такого робота самостоятельно и потратить меньше денег. В прошлом году американские инженеры представили один их таких проектов под названием Doggo. Он состоит из компонентов, которые можно заказать в магазинах электроники, общая стоимость которых составляет около трех тысяч долларов.
Григорий Копиев
А также летать, ездить и самостоятельно прокладывать маршрут
Инженеры разработали робота-трансформера под названием Morphobot M4, который может ездить как четырехколесный ровер, летать как квадрокоптер, ходить как четвероногий робот и стоять вертикально, балансируя на двух ногах-колесах. Кроме того он способен комбинировать эти режимы, чтобы преодолевать встречающиеся на пути препятствия. Робот оснащен автономной системой навигации и может самостоятельно прокладывать маршрут, выбирая подходящий режим передвижения. Благодаря таким возможностям Morphobot сможет применяться для широкого спектра задач, оптимально расходуя энергию. Статья опубликована в журнале Nature Communications. Большинство из существующих сегодня типов роботов не универсальны и не могут передвигаться в любых условиях одинаково эффективно. К примеру, мультикоптеры тратят много энергии в полете и поэтому могут находиться в воздухе непродолжительное время, а колесные и ходячие роботы обладают более высокой энергоэффективностью, но ограничены передвижением по относительно ровной поверхности. Инженеры пытаются обойти эти ограничения через создание гибридных конструкций. Например, американские инженеры совместили квадрокоптер с ходячим двуногим роботом, а разработчики из Кореи собрали гибрид коптера с колесным ровером. Большинство подобных проектов объединяет один недостаток: часть конструкции робота, предназначенная для передвижения в одной среде, никак не используется при движении в другой, выступая лишь в качестве пассивного груза. Инженеры под руководством Мортезы Гариба (Morteza Gharib) из Калифорнийского технологического института решили создать гибридного робота, все части конструкции которого принимают участие в разных типах движения. В результате у них получился робот-трансформер Morphobot M4, который представляет собой гибрид квадрокоптера и четырехколесного робота. Его масса около шести килограмм, а многие детали выполнены из углеволокна и с помощью 3D-печати. В режиме колесного ровера длина робота составляет 0,7 метра, а ширина и высота 0,35 метра. Четыре колеса робота диаметром 0,25 метра расположены на концах балок, которые играют роль подвижных конечностей. Они могут отклоняться сервомоторами в двух направлениях продольно и перпендикулярно в сторону от корпуса. Колеса приводятся в движение отдельными электромоторами. При трансформации в квадрокоптер обода выступают в роли защитных бамперов для воздушных винтов, расположенных внутри колес с электромоторами в осях, а четыре конечности робота разворачиваются, направляя плоскости пропеллеров параллельно поверхности земли. Корпус робота в этом режиме поддерживается расположенными снизу посадочными опорами. Суммарная тяга всех четырех винтов составляет около девяти килограмм. Morphobot может комбинировать два основных режима, например, для того чтобы преодолевать препятствия, которые он не может переехать. Для этого роторы в одной части робота разворачиваются в полетный режим, а вторая пара конечностей продолжает опираться на колеса. Таким образом робот может забираться на крутые склоны с наклоном больше 45 градусов, затрачивая меньше энергии, чем при полноценном полете в режиме квадрокоптера. Также используя пару винтов только с одной стороны М4 может принять вертикальное положение, балансируя на двух колесах, напоминая при этом двуногий ходячий робот. В режиме ровера М4 может регулировать высоту корпуса относительно поверхности, выдвигая конечности с колесами вперед и назад. Это может пригодиться для преодоления препятствий с ограничением по высоте. Робот также может ходить как четвероногий, перебирая конечностями с колесами как ногами, это может пригодится для преодоления неровностей на пути. Помимо этого, М4 способен использовать конечности с колесами в роли манипуляторов, ухватывая и удерживая предметы с помощью колесных ободов. В качестве примера разработчики продемонстрировали, как робот удерживает таким образом небольшой шар, балансируя при этом на двух колесах в вертикальном положении. Morphobot может передвигаться автономно, трансформируясь в наиболее подходящий в текущей ситуации режим. Для низкоуровневого управления используются два отдельных микроконтроллера, которые отвечают за движения колес и конечностей в режиме ровера и за полет в режиме коптера. Навигация и планирование маршрута происходят с помощью компьютера Jetson Nano, который использует данные об окружении, поступающие со стереокамеры Intel RealSense. На борту также есть инерционный измерительный модуль, средства беспроводной коммуникации для удаленного управления и батарея емкостью 4000 миллиампер-час. https://www.youtube.com/watch?v=S4eQXXxUnNE По словам разработчиков, такие способности позволят использовать подобных роботов-трансформеров для широкого спектра задач, например, для поиска и спасения людей во время стихийных бедствий, или в качестве робота для исследования космоса. Ранее мы рассказывали о другом дроне-трансформере с необычной конструкцией под названием DRAGON, которого построили японские инженеры. Он состоит из нескольких сегментов, может менять форму прямо в полете, захватывать предметы, огибая их с двух сторон и поворачивать вентили.