Робот-скалолаз взбирается по неровным стенам с помощью активных микрошпиндельных захватов. Этот уникальный механизм является высокоэффективным, но в то же время относительно простым.

В то время как некоторые экспериментальные роботы используют системы захвата на основе всасывания для лазания по гладким поверхностям, такая технология не работает на неровных поверхностях, таких как камень, где невозможно сформировать уплотнение.

Один из вариантов заключается в использовании так называемых микрошпиндельных захватов. Они оснащены множеством крошечных острых крючков, которые захватывают небольшие уголки и трещины на поверхности, по которой совершается подъем. Крюки отрываются от этой поверхности, когда захват снимается, чтобы сделать следующий шаг вверх.

Некоторые микрошпиндельные захваты являются пассивными и для удержания опираются на вес подвешенного тела робота. Этот тип хорошо работает на относительно плоских стенах, но с трудом справляется с более неровными поверхностями, такими как скалы, которые требуют более разнообразной стратегии лазания.

Активные микрошпиндельные захваты позволяют обойти это ограничение за счет включения электрических приводов, которые целенаправленно погружают кольцо крюков в поверхность, обеспечивая моторизованный захват, работающий в любом направлении. Однако они, как правило, громоздкие, энергозатратные и механически сложные, к тому же обеспечивают довольно низкую скорость подъема.

Вот тут-то и пригодится четвероногий робот LORIS.

LORIS был разработан в партнерстве с НАСА с прицелом на исследование других планет.

Устройство, названное в честь лориевых (семейство млекопитающих отряда приматов), а также именуемое «Легкий робот-наблюдатель для неровных склонов» (Lightweight Observation Robot for Irregular Slopes), было создано Полом Наданом, Спенсером Бэкусом, Аароном М. Джонсоном и коллегами из Лаборатории робомеханики Университета Карнеги-Меллона.

На конце каждой из четырех ног бота находится разветвленный микрошипный захват, состоящий из двух групп шипов, расположенных под прямым углом друг к другу. Захват соединен с ногой пассивным лучезапястным суставом. Это означает, что захват просто болтается в воздухе и активно реагирует на то, что делает нога.

Используя встроенную камеру с датчиком глубины и микропроцессор, робот стратегически выдвигает свои ноги таким образом, что, когда захват на одной ноге касается поверхности для лазания, захват на противоположной ноге — с другой стороны тела, на другом конце корпуса – делает то же самое.

Пока эти две диагонально расположенные ноги поддерживают внутреннее натяжение своих захватов, эти захваты остаются прочно прикрепленными к поверхности. Тем временем две другие противоположные ноги робота свободны для следующего шага вверх. Это стратегия лазания, вдохновленная насекомыми, известная как направленный захват внутрь (DIG).

По словам исследователей, LORIS сочетает в себе малый вес, скорость, энергоэффективность и простоту пассивных микрошпиндельных захватов с надежной фиксацией и адаптивностью активных захватов. И в качестве дополнительного бонуса робот спроектирован таким образом, чтобы быть простым и недорогим в изготовлении.

Вы можете увидеть робота LORIS в действии на видео ниже. Документ об исследовании был недавно представлен на Международной конференции по робототехнике и автоматизации.


 
Источник: newatlas.com


Ссылки на исследование: https://zenodo.org/records/10518819

и https://arxiv.org/abs/2308.00611

А в этой статье есть доп. подробности: https://www.eurekalert.org/news-​releases/1045570