Tencent разработала двухколесного робота и научила его делать сальто
Китайская компания Tencent представила двухколесного робота Ollie с опциональной роборукой и маятником, помогающим ему при выполнении задач. Например, он позволяет ему крутиться в полете и делать сальто, а также служит опорой при хватании предметов рукой. Компания опубликовала ролик с демонстрацией робота в своем Weibo-аккаунте, а также рассказала о нем изданию CnTechPost.
Разработчики роботов все чаще стараются объединить в них преимущества колесного и ходячего способов передвижения. Как правило, в результате получаются четвероногие роботы с опциональными колесами на концах ног или коленях, как в другой недавней разработке Tencent. Но есть и роботы, в которых колеса используются как основной инструмент для передвижения, хотя они и закреплены на ногах. Несколько лет назад с этой конструкцией в том или ином виде экспериментировала Boston Dynamics (но в итоге отказалась от этой идеи, перейдя на обычную колесную платформу), а также продолжают экспериментировать швейцарские инженеры. Их робот Ascento ближе всех по конструкции к Ollie — у него небольшой размер, две ноги и колеса на их концах.
Ollie тоже стоит на двух колесах, но в нем вместо двух ног использована конструкция пантографа с четырьмя секциями, соединяющими колеса с корпусом. Робот работает под управлением динамических алгоритмов управления, поддерживающих баланс. Благодаря им он не перевернется, если одно из колес внезапно провалится вниз при езде или если с ним столкнется тяжелый предмет. Также это позволяет ему спускаться с лестниц. Одно из отличий в алгоритмах от предыдущих аналогов заключается в том, что он может запрыгивать одним или двумя колесами на препятствия, причем даже если они сопоставимы по высоте с его ростом (минимальная высота робота составляет 35 сантиметров).
Главное конструкционное отличие заключается в том, что в нижней части корпуса у Ollie есть дополнительная подвижная деталь — маятник (или «хвост», как его зачастую называют в робототехнике). Инженеры придумали ему два применения.
Во-первых, поскольку у него есть заметная относительно робота масса, при вращении он придает роботу момент импульса и позволяет вращаться в прыжке. Разработчики показали, как робот подъезжает к «обрыву», подпрыгивает и одновременно с этим поворачивает маятник, закручивая себя. В конце прыжка с переворотом маятник возвращается в исходное положение и робот приземляется, не теряя баланс.
Во-вторых, разработчики показали, что маятник можно использовать как опору. В этой демонстрации они использовали удлиненную примерно в полтора раза версию маятника, за счет чего он достает до пола, даже если робот почти полностью распрямил ноги. Также в этой демонстрации на Ollie установили роборуку и камеру глубины для навигации. В результате он смог захватить у бариста стакан с кофе и привезти его клиенту.
В 2019 году американские инженеры, разработавшие двуногого робота Cassie, продемонстрировали качество его алгоритмов балансирования, поставив его на гироролики, которые управляются наклоном тела. Несмотря на то, что у гиророликов есть собственный алгоритм балансирования, потенциально конфликтующий с алгоритмом робота, Cassie сумел приспособиться к передвижению в таких условиях без падений.
Григорий Копиев
Его можно сдавливать и растягивать во время работы
Инженеры разработали полностью мягкий бесколлекторный электродвигатель. Его статор, ротор и даже магниты сделаны из силикона. В качестве обмотки используются трубки, заполненные жидким сплавом галлия и индия. Для демонстрации возможности практического применения электромотор применили в конструкциях воздушных и водяных насосов, а также для приведения в движение тележки на колесах. Статья с описанием двигателя опубликована в журнале Soft Robotics. Роботов, состоящих полностью из мягких материалов, обычно разрабатывают для использования в областях, где требуется деликатное взаимодействие с окружающими объектами, в том числе для наблюдений за хрупкими морскими животными в их естественной среде обитания или в медицине при взаимодействии с человеком. Несмотря на то, что разработка подобных роботов ведется уже довольно давно, до сих пор одной из главных проблем остается выбор подходящего актуатора для них. Обычно применяемые в таких случаях пневматика и гидравлика не всегда подходят. Например, они не могут полноценно заменить электродвигатели для создания эффективного быстрого вращательного движения, а также требуют внешних или бортовых насосов для создания давления. https://www.youtube.com/watch?v=o-Lgy0rkvFM Этот пробел в компонентной базе решили устранить инженеры под руководством И Чэнь Мазумдар (Yi Chen Mazumdar) из Технологического института Джорджии. Они разработали четырехполюсный трехфазный синхронный бесколлекторный электродвигатель, состоящий полностью из мягких материалов. Внешний диаметр двигателя составляет 80 миллиметров, высота 40 миллиметров, а диаметр ротора 10 миллиметров. Статор изготавливается из мягкого легко деформируемого силикона. На нем расположены шесть катушек, в качестве обмоток на которых вместо медных проводов используются мягкие силиконовые трубки с внутренним диаметром 1,3 миллиметра. Они заполнены жидким при комнатной температуре проводящим сплавом галлия и индия. На роторе расположены четыре мягких постоянных магнита, образующие вместе цилиндр. Они также изготовлены из силикона с добавлением намагниченных частиц неодима железа и бора. Магниты вставлены в оболочку из термопластичного полиуретана, внутренняя часть которой покрыта полиэтиленом и графитовой смазкой для снижения силы трения между соприкасающимися подвижными поверхностями. На внешней стороне полиуретановой оболочки расположены мягкие магнитные сенсоры, необходимые для контроля скорости и положения вращающегося ротора с постоянными магнитами. Сенсоры представляют собой магнитные контакты, выполненные в виде гибких проводящих пластин с нанесенным на них слоем из силикона с добавлением углерода для проводимости и микрочастиц самария-кобальта для придания магнитных свойств. Во время вращения пластины сенсоров поочередно отклоняются или притягиваются магнитным полем четырех постоянных магнитов сердечника, размыкая и замыкая контакты. Без нагрузки двигатель может развивать до 4000 оборотов в минуту и выдает крутящий момент до 3 миллиньютона на метр. Максимальная мощность, развиваемая двигателем, составляет 240 милливатт при 2000 оборотах в минуту и моменте силы 1,25 миллиньютона на метр. Вертикальное сжатие на 37,5 процента и радиальное растяжение на 25 процентов практически не влияют на скорость вращения и эффективность мотора. Однако радиальное сжатие более чем на 13 процентов приводит к остановке двигателя из-за возросших сил трения. Кроме этого, сжатие электромагнитных катушек вызывает изменение их сопротивления, которое может быть отслежено по изменению тока и использовано как способ управления состоянием двигателя. Например, нажатие на отдельные катушки можно использовать для выключения или изменения скорости вращения, что и реализовали авторы работы. Для демонстрации возможностей мотора инженеры построили воздушный насос с мягким корпусом, мягкий водяной насос, а также испытали тягу электромотора под водой, прикрепив к ротору мягкий водяной винт. В последнем случае двигатель был установлен на салазки для снижения силы трения, в результате чего он развил скорость 4,4 сантиметра в секунду под действием тяги винта. Также разработчики продемонстрировали что мягкий электромотор может использоваться в конструкциях с жесткими элементами, в тех же задачах что и традиционные электромоторы. Например, мягкий электромотор привел в движение тележку на колесах с помощью приводного ремня и системы из шестерней, а также был использован в качестве двигателя в приводе водяного и воздушного насосов. Ранее мы рассказывали о квадрокоптере SoBAR с мягкой надувной рамой, которая может поглощать энергию удара при столкновении дрона с препятствиями. Благодаря низкой скорости отскока дрон может быстро контроль над полетом после столкновения.