Технології
Технології

Підкинутий робот покрутив колесами і приземлився за 402 мілісекунди

Інженери Військової академії США розробили робота AGRO, який навіть після падіння приземлятиметься прямо на свої 4 колеса. За 404 мілісекунди йому вдається стабілізуватися в повітрі, обертаючи свої колеса, та знизити силу удару на 20 відсотків. Також вчені повідомили, що конструкція робота захищає його на 100 відсотків у разі падіння догори колесами. AGRO буде представлений на конференції IEEE / RSJ з інтелектуальних роботів та систем (IROS) 2020 року, а поки про нього можна почитати на сайті розробників та подивитися презентацію на YouTube.

Daniel Gonzalez / YouTube

Навіщо такий робот потрібен?

Роботам, яким потрібно буде пережити падіння з літака, щоб проводити наукові дослідження та пошуково-рятувальні у важкодоступних місцевостях, вкрай потрібна система, яка захищала би їхню конструкцію від руйнування після падіння. Також ймовірність пошкодження елементів зменшується від правильного приземлення: роботу важко продовжувати свою роботу, якщо він приземлився догори колесами або на бік. Ідеальним був би робот, який би завжди приземлявся однаковим чином. Вчені вже пропонували різні шляхи, щоб розв’язати цю проблему. Наприклад, роботи з хвостом, як в ящірки, який допомагає стабілізуватися у повітрі, або роботи-таргани, яким вставати після падіння допомагали “лапки”.

Свого робота AGRO (Agile Ground RObot) американські інженери вирішили захистити від пошкоджень, навчивши його стабілізуватися під час падіння, обертаючи колеса. Хоча цього разу вчені використовували їх для допомоги роботу, якого будуть скидати з літаків, за їхніми словами, окреме керування кожного колеса допоможе створити роботів, які виконують різноманітні трюки від з'їзду з пандусів або уступів до підіймання сходами. Тому інженери заявили, що наступна версія AGRO матиме нову гібридну конструкцію колісних опор яка дасть йому змогу підійматися сходинками або заїжджати на бордюри.

Що рятує його від невдалого падіння?

Двигуни в маточинах кожного з чотирьох коліс забезпечують управління для всіх трьох кутів. Контроль рискання, тобто кутового руху відносно вертикальної осі та відхилення вліво-вправо. Контроль повороту корпусу навколо поздовжньої осі - крену. Та керування тангажем - кутовим рухом відносно головної поперечної осі інерції. Комбінуючи різні обертальні моменти від обох колісних пар, можна регулювати ці параметри по кожній осі.

Принцип дії системи простий: коли одна пара коліс обертається в одному напрямку, корпус робота повертається в протилежному, а коли колеса з однієї пари обертаються в протилежних один одному напрямках, робот зміщується відносно вертикальної осі. Якщо ж потрібно змінити кут повороту корпусу навколо поздовжньої осі, тобто крен, доведеться пожертвувати контролем тангажу та змінити кут сходження коліс. Загалом можливість управління цими параметрами під час падіння забезпечує вкрай широкий контроль над роботом у повітрі.

Його вже можна запускати з літаків?

В експерименті AGRO скинули з висоти 0,85 метра, де йому вдалося стабілізувати своє положення та приземлитися на колеса за 402 мілісекунди. І за словами вчених, це лише початковий етап та надалі робот зможе групуватися за 250 мілісекунд. Кількість часу, проведеного AGRO в повітрі є обмежуючим фактором. При достатній висоті робот стабілізує своє положення обертаючи колеса зі швидкістю менш як 66 обертів на хвилину. Щоб збільшити обертальний момент кожного колеса, що дасть змогу збільшити загальний імпульс від дії коліс, потрібно збільшити можливості акумулятора. Головною метою інженерів є досягнення нульового значення тангажу або крену на час удару робота об землю, щоб максимально розподілити силу удару. У AGRO ще немає підвіски, щоб падіння було дійсно безпечним, тому поки він приземляється на пінопласт, але регулювання свого положення в повітрі, яке він може забезпечити зараз, допомагає знизити силу удару на 20 відсотків та на 100 відсотків від падіння у неправильному положенні: догори колесами або набік. Друга версія робота - AGRO 2 матиме незалежну підвіску на ніжці, яка дасть змогу ефективніше поглинати ударні сили приземлення та навіть підстрибувати сходами.