Pakelti koją iš mobiliųjų robotų reiškia gauti daugybę kojų. Džordžijos technologijos institutas
Baxi Chong (Džordžijos technologijos instituto Fizikos mokyklos doktorantas)
Mano kolegos ir aš nustatėme, kad pridėjus kojas prie robotų, kurie minimaliai suvokia juos supančią aplinką, gali padėti robotams efektyviau veikti sudėtingoje vietovėje.
Mus įkvėpė matematiko ir inžinieriaus Claude’o Shannono komunikacijos teorija, kaip perduoti signalus per atstumą. Užuot išleidęs didžiulę pinigų sumą, kad sukurtų tobulą laidą, Shannon pademonstravo, kad pakankamai gerai naudoti dubliavimą, kad būtų galima patikimai perduoti informaciją triukšmingais ryšio kanalais. Svarstėme, ar galėtume tą patį padaryti ir gabendami krovinius robotais. Tai yra, jei norime per protingą laiką gabenti krovinius per „triukšmingą“ reljefą, tarkime, nuvirtusius medžius ir didelius akmenis, ar galėtume tai padaryti tiesiog pridėję kojas prie krovinį vežančio roboto ir tai padaryti be jutiklių ir kamerų. ant roboto?
Dauguma mobiliųjų robotų naudoja inercinius jutiklius, kad suprastų, kaip jie juda erdvėje. Mūsų pagrindinė idėja yra pamiršti inerciją ir pakeisti ją paprasta funkcija kartoti žingsnius. Tai darydami, mūsų teorinė analizė patvirtina mūsų hipotezę apie patikimą ir nuspėjamą roboto judėjimą, taigi ir krovinių gabenimą, be papildomo jutimo ir valdymo.
Norėdami patikrinti savo hipotezę, sukūrėme robotus, įkvėptus šimtakojų. Išsiaiškinome, kad kuo daugiau kojų pridėsime, tuo geriau robotas gali judėti nelygiais paviršiais be jokių papildomų jutimo ar valdymo technologijų. Tiksliau, atlikome eksperimentų seriją, kur sukūrėme reljefą, kad imituotų nenuoseklią natūralią aplinką. Mes įvertinome roboto judėjimo efektyvumą palaipsniui didindami kojų skaičių po du, pradedant nuo šešių kojų ir galiausiai iš viso pasiekus 16 kojų.
Keliauti nelygioje vietovėje gali būti taip paprasta, kaip žengti žingsnį vienu metu, bent jau jei turite daug kojų.
Didėjant kojų skaičiui, pastebėjome, kad robotas pasižymėjo didesniu judrumu važiuodamas reljefu, net jei nebuvo jutiklių. Norėdami toliau įvertinti jo galimybes, atlikome lauko bandymus tikroje vietovėje, kad įvertintume jo veikimą tikroviškesnėmis sąlygomis, kur jis veikė taip pat gerai. Daugiakojus robotus galima naudoti žemės ūkyje, kosmoso tyrinėjimams ir paieškai bei gelbėjimui.
Kodėl tai svarbu
Daiktų – maisto, kuro, statybinių medžiagų, medicinos priemonių – gabenimas yra būtinas šiuolaikinei visuomenei, o efektyvus prekių mainai yra kertinis komercinės veiklos akmuo. Šimtmečius gabenant medžiagas sausuma reikėjo tiesti kelius ir takelius. Tačiau kelių ir takelių nėra visur. Tokios vietos kaip kalvotos vietovės turėjo ribotą prieigą prie krovinių. Robotai gali būti būdas transportuoti naudingus krovinius šiuose regionuose.
Kokie dar tyrimai atliekami šioje srityje
Kiti mokslininkai kūrė humanoidinius robotus ir robotus šunis, kurie pastaraisiais metais tapo vis judresni. Šie robotai remiasi tiksliais jutikliais, kad žinotų, kur jie yra ir kas yra priešais juos, ir tada priima sprendimus, kaip naviguoti.
Tačiau jų stipri priklausomybė nuo aplinkosauginio sąmoningumo riboja juos nenuspėjamoje aplinkoje. Pavyzdžiui, atliekant paieškos ir gelbėjimo užduotis, jutikliai gali būti pažeisti ir aplinka gali pasikeisti.
Kas toliau
Mano kolegos ir aš pasinaudojome vertingomis savo tyrimų įžvalgomis ir pritaikėme jas augalininkystės srityje. Įkūrėme įmonę, kuri naudoja šiuos robotus efektyviam dirbamos žemės ravėjimui. Toliau tobulindami šią technologiją, didžiausią dėmesį skiriame roboto dizaino ir funkcionalumo tobulinimui.
Nors mes suprantame šimtakojų roboto karkaso funkcinius aspektus, mūsų nuolatinės pastangos yra skirtos nustatyti optimalų kojų skaičių, reikalingą judėjimui, nepasikliaujant išoriniu jutimu. Mūsų tikslas yra rasti pusiausvyrą tarp ekonomiškumo ir sistemos pranašumų išsaugojimo. Šiuo metu parodėme, kad 12 yra mažiausias kojų skaičius, kad šie robotai veiktų efektyviai, tačiau vis dar tiriame idealų skaičių.
Tyrimo trumpas trumpas įdomaus akademinio darbo aprašymas.
Autoriai gavo finansavimą iš NSF-Simonso pietryčių matematikos ir biologijos centro (Simons Foundation SFARI 594594), Džordžijos tyrimų aljanso (GRA.VL22.B12), Armijos tyrimų biuro (ARO) MURI programos, Armijos tyrimų biuro dotacijos W911NF-11- 1-0514 ir Dunn šeimos profesorius.
Autorius ir jo kolegos turi vieną ar daugiau nagrinėjamų patentų paraiškų, susijusių su šiame straipsnyje aptariamais tyrimais.
Autorius su kolegomis iš dalies remdamasis šiuo darbu įkūrė pradedančiąją įmonę Ground Control Robotics, Inc.
Šis straipsnis iš naujo paskelbtas iš The Conversation pagal Creative Commons licenciją. Skaitykite originalų straipsnį.
„The Conversation“ yra nepriklausomas naujienų ir požiūrių šaltinis, gaunamas iš akademinės ir mokslinių tyrimų bendruomenės ir pateikiamas tiesiogiai visuomenei.
„The Conversation“ yra nepriklausomas naujienų ir požiūrių šaltinis, gaunamas iš akademinės ir mokslinių tyrimų bendruomenės ir pateikiamas tiesiogiai visuomenei.
