Студент зробив механічну ногу, яка стрибає вдвічі вище за свою висоту

Деякі з існуючих роботів, здатних на енергійні рухи ногами: 1) Boston Dynamics SpotMini; 2) UPenn / Ghost Robotics Minitaur; 3) ATRIAS; 4) RHex та Canid; 5) StarlETH; 6) Boston Dynamics Spot; 7) MIT Cheetah; 8) Boston Dynamics Atlas. Ілюстрація: Саймон Калуче/Університет Карнегі-Меллона

За рідкісним винятком (див. вище), сучасні двоногі або чотирилапі роботи не здатні на енергійні динамічні рухи. Роботи-гуманоїди майже ніколи не вміють бігати і стрибати, а чотириногі роботи тільки недавно освоїли базові навички динамічних пересування. Адже це дуже важлива навичка для будь-якого робота, який переміщається пересіченою місцевістю і долає перешкоди. Виходить, що їм залишаються недоступними більше половини земної суші. Вони просто не можуть потрапити туди. Це серйозно обмежує сферу застосування роботів, адже вони мають бути всюдисущими.

Як видно на ілюстрації, інженери досі не можуть визначитися, яка конструкція ніг буде найефективнішою для робота. Пропонуються різні варіанти. На фотографіях показані роботи з різною будовою ноги: пряма нога (prismatic), зчленована (series articulated), надмірно зчленована (redundantly articulated) та плоска паралельна (parallel planar).

Типові будови ноги у існуючих роботів. Зліва направо зверху вниз: Raibert, BDI Spot, MIT Cheetah, Boston Dynamics Big Dog, Penn / Ghost Robotics Minitaur, ATRIAS, GOAT. Ілюстрація: Саймон Калуче/Університет Карнегі-Меллона

Студент Університету Карнегі-Меллона Саймон Калуче (Simon Kalouche) запропонував новий тип конструкції ноги для стрибаючого робота: просторово-паралельну конструкцію (parallel spatial на схемі). Студент також виготовив діючий прототип такийноги, яку описав у своїй дипломній роботі (pdf).

CAD-рендерінг робота з чотирма ногами GOAT. Зображення: Саймон Калуче/Університет Карнегі-Меллона

Снігова коза стрибає по скелях. Фото: W.Wayne Lockwood, M.D./Corbis, Britannica

Випробування ноги GOAT з різними налаштуваннями

У конструкції GOAT використовується привід T-Motor U10 з одноступінчастою передачею планетарної Matex 75-7MLD 7:1.

Усі чотири типи приводів показані на фотографіях, зліва направо: DD, QDD, GM та SEA.

Автор каже, що кожен електропривод має свої недоліки, тому довелося йти на компроміс. Він пояснює, чому вибрав саме електропривод із однією планетарною передачею — він найбільше оптимально вписується в конструкцію GOAT.

Конструкція суглоба «ноги» GOAT складається з трьох деталей з осями, що перетинаються. Моделювання в Solidworks FEA показало, що на такий суглоб чиниться тиск до 123 psi у його нижній частині. Тому даний компонент слід виготовляти з високовуглецевої сталі з межею плинності 125 psi, тоді як більшість інших деталей можна виготовляти з алюмінію 7075 з межею плинності 73 psi.

Під час тестування ноги GOAT було досягнуто висоти стрибка 82 см, що більш ніж удвічі перевищує висоту самої конструкції.