Специалисты из Калифорнийского университета представили гибкие ножки, которые могут помочь роботам ходить на 40 процентов быстрее на неровной поверхности, такой как галька и щепа.
«Роботы должны быть способны быстро и эффективно передвигаться по естественной, неровной местности, чтобы они могли проходить везде, куда люди могут пойти, но, может быть, не должны», — считают ученые.
Исследователи представят свои результаты на виртуальной конференции RoboSoft, которая состоится с 15 мая по 15 июля 2020 года. «Обычно роботы могут управлять движением только в определенных суставах, —говорит Майкл Т. Толли, профессор кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в Калифорнийском университете в Сан-Диего. — В этой работе мы показали, что робот, который может контролировать жесткость и, следовательно, форму своих ног, превосходит традиционные конструкции и способен адаптироваться к широкому разнообразию ландшафтов».
Чтобы создать такие лапки, пришлось обратиться за вдохновением к природе. После разработки гибких сфер с латексной мембраной учёные наполнили их кофейной гущей и небольшими структурами в форме корней растений. Благодаря физической концепции под названием «гранулированные пробки», кофейная гуща может перемещаться вперёд и назад, одновременно ведя себя как твёрдое тело и как жидкость.
Пробки появляются, когда вырастает плотность частиц, что не даёт им течь. В результате материал начинает вести себя как твёрдое тело, пока пробка не будет устранена.
Таким образом, когда ступни робота касаются поверхности, они затвердевают и повторяют форму поверхности. Когда робот поднимает свой вес, пробка в подошве устраняется до следующего контакта с землёй. Корневидные структуры помогают сохранять подошву твёрдой при наличии пробки.
Для тестирования исследователи использовали доступного в продаже шестиногого робота. Затем они создали систему для получения отрицательного и положительного давления, чтобы контролировать сознание пробок. Эта система работает как пылесос, который втягивает воздух из кофейной гущи, чтобы уплотнять подошву ножек.
Они протестировали эту подошву на плоских поверхностях, древесной стружке, гальке. Для сравнения проверялось движение робота по этим поверхностям без подошвы. При пассивном создании пробок, когда используется только вес ног робота и не используется вакуум, подошвы лучше всего работают на плоской поверхности. Если применять активное создание пробок, робот хорошо ходит по камням. В обоих случаях подошва помогает роботу лучше цепляться за поверхности, что увеличивает скорость его передвижения примерно на 40%.
«Природная среда наполнена сложными поверхностями, скользкими, каменистыми, топкими, которые затрудняют движение. Подошвы, которые могут адаптироваться к таким поверхностям, помогут роботам стать более мобильными».
Следующая задача разработчиков заключается во внедрении сенсоров в подошву. Это позволит электронной управляющей плате определять тип поверхности. Что даст возможность улучшить алгоритм управления для переключения между активным и пассивным созданием пробок.
