Инженеры Сеульского национального университета науки и технологий создали для четвероногих роботов пористые стопы, которые запасают энергию удара о землю и возвращают её при следующем шаге.
Обычные пружины и амортизаторы для этой задачи не подошли: они работают эффективно только при быстрой ходьбе. Медленно шагающему роботу-инспектору нужен был иной механизм рекуперации.
Стопа выполнена в форме полусферы и напечатана из упругого полимера в виде трижды периодической минимальной поверхности (TPMS) — непрерывной трёхмерной решётки из повторяющихся пор и перегородок.
Такая структура сочетает малую массу, управляемую жёсткость и способность накапливать и высвобождать механическую энергию. Учёные проверили три варианта решётки: простую, гироидную и ромбовидную.
Лучший результат показала ромбовидная структура с относительной плотностью 60 %: она заметно деформировалась, запасала много энергии и мало теряла её на внутреннем трении материала.
Одной упругости оказалось мало. При неправильной походке запасённая энергия рассеивается или раскачивает корпус, из-за чего двигателям приходится тратить силы на стабилизацию робота.
Поэтому контроллер обучили методом глубокого обучения с подкреплением. В модель заложили деформацию и распрямление TPMS-структуры, а награда поощряла синхронность работы приводов с накоплением и отдачей энергии.
Систему испытали на роботе RBQ-10, сравнив новые стопы со сплошными полусферическими опорами. Машина сохранила устойчивость во всём диапазоне скоростей при меньшем среднем потреблении от аккумулятора.
Экономия составила от 1,4 до 6,2 % при скорости движения от 0,4 до 1 м/с.
Разработка ориентирована на роботов для инспекций, перевозки грузов и поисково-спасательных операций, где время автономной работы критично.
0 комментариев