Прыгающая робо-нога

Одной из самых сложных проблем, над которыми трудятся робототехники – обучение роботов ходьбе, ведь не секрет, что походка автономных механизмов пока очень неуверенна, и любое препятствие для двуногого аппарата становится непреодолимым. И несмотря на всю сложность задачи, определенные успехи у разработчиков прослеживаются – стоит хотя бы вспомнить робота Honda ASIMO, который с некоторых пор умеет даже бегать, пусть и со скоростью около 6 км/ч.

Но будущие аппараты должны получить более совершенные «ноги», конструкция которых максимально приближена к механизму функционирования конечностей биологических «аналогов», в том числе и человека.

Инженерам-робототехникам Государственного Университета Орегона, Университета Карнеги Мелоуна в Питтсбурге и Университета Мичигана, удалось добиться существенного прогресса в конструировании механической ноги. Разумеется, в качестве образца для подражания была выбрана нога животных – конструкция механизма включает в свой состав стальные кабели, играющие роль сухожилий, и пружины, функционирующие в качестве мышц. Однако для перемещения робота в пространстве была выбрана техника прыжка, как наиболее эффективного способа движения, и исходя из этого осуществлялась оптимизация устройства. Отметим, что ориентиром являлась нога кенгуру, которая способна высвобождать значительно более 40% накопленной энергии – «эффективность» человеческой ноги – именно 40%.

За накопление и высвобождение потенциальной энергии отвечают именно пружины, играющие роль мышц. Для приведения механизма в движение разработчики оснастили его моторами, воздействующими на стальные кабели-сухожилия. Пружины изготовлены из стекловолокна – такая конструкция пружин позволяет им накапливать до 1 кДж энергии на килограмм, а значит, легкие 75-граммовые пружины могут накапливать достаточно энергии для поднятия конструкции, вес которой в десятки раз превышает вес самих пружин.

На данный момент робот-нога способен только совершать простейшие прыжки – направление его движение регулируется обычной планкой с закрепленным одним концом. Таким образом, робот способен двигаться в двух направлениях по кругу. Следующим шагом исследователей станет создание системы управления движением робота, включающей специальные алгоритмы, управляющие балансировкой механизма. На данный момент исследователи сконструировали трех роботов – один из них, получивший обозначение Thumper, представляет собой «одноногую» конструкцию, тогда как две другие ноги объединены в единый механизм, прозванный MABEL. Именно над обучением последнего уверенному передвижению в пространстве и заняты в данный момент робототехники. По их мнению, именно MABEL позволит ученым существенно продвинуться на пути создания движущегося аппарата, отличающегося высоким коэффициентом полезного действия.

По материалам: 3D News