Rat-achtige wendbare robot zou ooit inspecties kunnen uitvoeren

Robots met poten zijn veelbelovend voor gebruik in toepassingen in de echte wereld, maar hun werking in nauwe ruimtes is nog steeds een uitdaging. Een oplossing om hun aanpassingsvermogen aan de omgeving te verbeteren, is het ontwerpen van een kleine biomimetische robot die in staat is meerdere bewegingen uit te voeren en ladingen te dragen. In dit geval hebben ratten die in grotten leven veel aandacht getrokken vanwege hun ongeëvenaarde behendigheid en aanpassingsvermogen. Er zijn veel pogingen gedaan om de morfologie of bewegingskenmerken van ratten na te bootsen.

Onlangs heeft een team onder leiding van prof. Qing Shi van het Beijing Institute of Technology, China, een nieuwe robotrat ontwikkeld met de naam SQuRo (kleine viervoetige robotrat).

Het team van prof. Shi heeft robots ontwikkeld die hun beweging of gedrag kunnen reproduceren. Door middel van bio-geïnspireerd ontwerp hebben ze een robotrat op wielen ontwikkeld die in staat is tot meerdere ratachtige gedragingen. Onlangs hebben ze de wielen vervangen door poten om de beweeglijkheid verder te verbeteren. In deze studie, gepubliceerd in het tijdschrift IEEE Transactions on Robotics, experimentele resultaten toonden aan dat de robot SQuRo met poten in staat is om de beweging van echte ratten in nauwe ruimtes na te bootsen.

Ratten kunnen zich aanpassen aan nauwe ruimtes dankzij hun langwerpige slanke lichaam en ongeëvenaarde behendigheid. Om de bewegingsbehendigheid te kopiëren, maakte het team volledig gebruik van de morfologie en bewegingskenmerken van ratten die zich in grotten bewegen. Het team heeft eerst de belangrijkste bewegingsgewrichten (KMJ's) van ratten geëxtraheerd en de (vrijheidsgraad) DOF-configuratie voltooid. In het bijzonder ontwierpen ze 2 DOF's in elke ledemaat om de beweging van de ledematen te reproduceren, 2 DOF's in de taille en 2DOF's in het hoofd om de beweging van de flexibele wervelkolom na te bootsen. Dankzij een lange en flexibele wervelkolom kan SQuRo zijn lichaam buigen en snel omdraaien.

Naast het kopiëren van de morfologie van ratten, vertoont een robotrat ook de voortbewegingskenmerken van ratten. Hiertoe stelde het team een ​​hiërarchische open-luscontroller voor om multimodale beweging te bereiken die vergelijkbaar is met die van ratten. Het regelraamwerk bestaat hoofdzakelijk uit drie lagen:1) een multi-motionplanner met vier basisbewegingsmodi en een directe relatie tussen de regelvariabele en grondreactiekrachten (GRF's); 2) parameteroptimalisatie met inachtneming van de stabiliteits- en bedieningslimieten; 3) trajectvorming van elk gewricht. Het controleraamwerk maakt wendbare bewegingen en snelle overgangen mogelijk.

Dankzij de biomimetische flexibele structuur en multimodale bewegingscontrole, kan SQuRo verschillende bewegingen uitvoeren, zoals hurken-naar-staan, lopen, kruipen en draaien, en kan hij herstellen na een val door zijn ledematen en cervicale delen te controleren om het midden van het lichaam op de juiste manier aan te passen. massa (CoM). Bovendien is SQuRo door veldtesten met succes door een onregelmatige smalle doorgang (binnenbreedte van 90 mm) gegaan, een obstakel met een hoogte van 30 mm overgestoken en een stabiele voortbeweging bereikt op een helling met een helling van 15°, wat zijn potentieel aantoont toepassing op inspectietaken in nauwe ruimtes.

Vergeleken met state-of-the-art viervoetige robots van vergelijkbare schaal, heeft de nieuw ontwikkelde SQuRo een relatief meer langwerpig, slanker lichaam en een kleiner gewicht. De minimale draaicirkel van 0,48 lichaamslengte is veel kleiner in vergelijking met die van andere robots. Bovendien kan SQuRo een stabiele voortbeweging bereiken, zelfs na het dragen van een last gelijk aan 91 procent van zijn eigen gewicht, wat zijn superieure laadvermogen aantoont in vergelijking met kleine viervoetige robots. Deze mogelijkheden stellen SQuRo in staat om behendig door nauwe ruimtes en ruige terreinen te gaan en taken uit te voeren, zoals detectie of transport in relevante scenario's.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Ruoxi Tian, ​​IEEE Transactions on Robotics, op Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien..