Пружинен робот скача по-високо от всеки друг робот или животно

Сподели

Ако кажеш “скочи”, аз казвам “колко високо?” – и нов робот от UC Santa Barbara казва „над 100 фута (30 м)“. Изследователският екип казва, че това е по-високо от всичко, което някога е скачало, било то робот или животно, благодарение на уникален дизайн, който умножава съхраняваната енергия.

Странният робот прилича на ракета-играчка, която седи върху две пресичащи се велосипедни колела. „Гумите“ на тези колела са компресионни лъкове от въглеродни влакна, докато спиците са гумени ленти, простиращи се от шпиндел, минаващ нагоре в центъра.

За да накара устройството да скочи, мотор задвижва шпиндела, дърпайки линия, която разтяга гумените ленти и едновременно с това компресира лъкове от въглеродни влакна. Механизмът за заключване освобождава тази енергия, за да катапултира робота в небето.

Изследователите от UC Santa Barbara казват, че устройството може да скочи по-високо от 100 фута, което според тях е близо до границата, възможна с наличните в момента материали и технологии. Ускорява се от 0 до 60 mph (96.6km/h) за 9 метра в секунда, постигайки сила на ускорение от 315 G.

Изследователите казват, че рекордният робот е възникнал от въпрос, върху който са размишлявали – с какви физически ограничения са изправени скачащите роботи и същите ли са като тези, пред които са изправени биологичните скачащи? Повечето съществуващи скачащи роботи вземат дизайнерски знаци от природата, като скакалци, гущери, хлебарки, храстови бебета, скачащи паяци и водни крачки, но може би роботите би било по-добре да се възползват от собствените си силни страни.

Екипът започна със сравняване на механизмите за това как животните и насекомите прескачат към техниките, използвани от роботи. Животните, например, имат мускули, които действат като линейни двигатели, което означава, че могат да съхраняват само толкова потенциална енергия, колкото могат да генерират с един удар. Но роботите могат да умножат тази енергия с помощта на двигатели, които могат да задействат или да въртят няколко удара, което им дава огромно потенциално предимство.

„Тази разлика между производството на енергия в биологичните спрямо инженерните джъмпери означава, че и двете трябва да имат много различни дизайни, за да максимизират височината на скока“, каза Чарлз Сяо, автор на изследването. „Животните трябва да имат малка пружина – достатъчно, за да съхраняват относително малкото количество енергия, произведено от техния единичен мускулен удар – и голяма мускулна маса. За разлика от тях, проектираните джъмпери трябва да имат възможно най-голяма пружина и малък двигател.

Имайки това предвид, изследователите проектираха своя робот така, че да има съотношение пружина към мотор, почти 100 пъти по-голямо от това на скачащите животни, което му позволява да достигне такива височини. Този вид движение може да бъде особено полезно за изследване на космоса – по-ниската гравитация на Луната или Марс може да позволи на роботите да скачат по-високо и по-далеч по-ефективно, отколкото тук, на Земята. Екипът изчисли, например, че на Луната този робот трябва да може да скача по-високо от 410 фута (125 м) и да пътува 1640 фута (500 м) хоризонтално.

Изследването е публикувано в списанието природата.

Източник: UCSB



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели