1-грамовий робот, натхненний жабою та черепахою, стрибає по сходах без пружин

Робот, достатньо малий, щоб поміститися на долоні, може перестрибнути стандартну сходинку, приземлитися, самостійно випростатися та знову стрибнути. Інженери Вашингтонського університету розробили прототип DirectHop, щоб дослідити, чи може стрибковий рух дати малим роботам практичний спосіб долати перешкоди без польоту. Прототип використовує крихітний електричний двигун і три складні ніжки для виконання повторних стрибків.

Змінюючи струм, що подається на двигун, дослідники можуть задавати висоту стрибка з точністю до одного сантиметра. Конструкція, зрештою, може допомогти групам недорогих роботів перевіряти нафтопереробні заводи, контролювати стан сільськогосподарських угідь або досліджувати інші планети. Наразі DirectHop залишається прототипом: він отримує живлення через дроти та не може спрямовуватися до певного місця.

Стрибок без пружин

Багато роботів, що стрибають, використовують механіку, схожу на механіку бліх. Пружини накопичують енергію перед її вивільненням під час стрибка, але через це відстань стрибка важко контролювати. Пружини та фіксатори також стають складнішими у виготовленні та експлуатації, коли роботи зменшуються в розмірах. DirectHop використовує інший підхід.

Двигун робота з’єднаний волосінню з вежею на корпусі робота. Коли двигун прискорюється, він намотує волосінь і підіймається вежею вгору, піднімаючи робота в повітря. Три шарнірні ніжки розкриваються під час стрибка, щоб утримувати двигун на одній лінії зі стопою робота.

Як піднятися для наступного стрибка

Приземлення створює ще одну проблему для робота, який має стрибати більше одного разу. DirectHop схильний перекидатися в повітрі, тому команда оснастила його захисною рамою, яка підтримує робота, коли той приземляється на бік. Після цього дослідники могли повертати робота у правильне положення у 90% випадків, переміщуючи його двигун назад униз вежею. Це зміщує центр ваги робота та перекочує його на стопу, після чого він може підготуватися до наступного стрибка.

Команда черпала натхнення для конструкції захисної рами з панцира черепахи-боксерки, який може допомагати тварині перевертатися у правильне положення.

Шлях до автономного руху

DirectHop усе ще потребує живлення та системи навігації, щоб працювати самостійно. Ван і Фуллер працюють над бортовими сонячними елементами та акумулятором, а також над вібраційним двигуном для поворотів, висувними ніжками для регулювання кута стрибка, камерою та електронікою для навігації. Їхня мета передбачає автономне піднімання сходами: робот має помічати сходинку, визначати необхідний стрибок, позиціонувати себе та повторювати процес після приземлення.

Ван оцінює, що повністю оснащена версія може коштувати близько $10. Якщо команді вдасться вирішити решту проблем, групи таких роботів зможуть працювати разом із більшими машинами в місцях, де втрата окремого робота не припинятиме виконання всієї місії.

Джерело: Interesting Engineering