فهرست مطالب
پژوهشگران دانشگاه واشنگتن یک ربات کوچک ۱۰ دلاری به نام DirectHop ساختهاند که میتواند از موانع بپرد، پس از فرود دوباره روی پای خود قرار بگیرد و برای پرش بعدی آماده شود.
به گزارش سرویس رباتیک تکناک، این ربات به اندازهای کوچک است که در کف دست جای میگیرد و برای عبور از موانع به پرواز نیاز ندارد. نمونه اولیه DirectHop از یک موتور الکتریکی بسیار کوچک و سه پایه تاشو برای انجام پرشهای متوالی استفاده میکند. پژوهشگران میتوانند با تغییر جریان الکتریکی ورودی به موتور، ارتفاع پرش را با دقت یک سانتیمتر تنظیم کنند.
این ویژگی میتواند در آینده به ساخت گروههایی از رباتهای ارزانقیمت کمک کند که برای بازرسی پالایشگاههای نفت، پایش مزارع یا کاوش سیارات دیگر به کار گرفته میشوند. با وجود این، DirectHop در وضعیت فعلی همچنان یک نمونه آزمایشی است و انرژی خود را از طریق سیم دریافت میکند. همچنین این ربات هنوز توانایی هدایت خودکار به سمت یک مقصد مشخص را ندارد.
بیشتر بخوانید: چین با ۳۵۴ هزار ربات صنعتی بازار جهانی را قبضه کرد
پرش مستقیم با موتور الکتریکی بدون نیاز به فنر
بسیاری از رباتهای جهنده موجود، سازوکار حرکتی خود را از حشراتی مانند کک الهام گرفتهاند. این رباتها معمولا از فنر برای ذخیره انرژی استفاده میکنند. فنر پس از ذخیره انرژی آن را به صورت ناگهانی آزاد میکند و باعث پرش ربات میشود.
این روش یک مشکل مهم دارد. آزاد شدن ناگهانی انرژی، کنترل دقیق فاصله یا ارتفاع پرش را دشوار میکند. همچنین ساخت فنرها و قفلهای مکانیکی در ابعاد بسیار کوچک دشوارتر میشود و پیچیدگی سیستم را افزایش میدهد.
پژوهشگران دانشگاه واشنگتن برای حل این مشکل از روش متفاوتی استفاده کردند. موتور DirectHop با نخ ماهیگیری به یک برجک روی بدنه ربات متصل شده است. موتور هنگام شتاب گرفتن، نخ را به دور خود میپیچد و در امتداد برجک حرکت میکند. این فرایند نیروی لازم را برای بلند شدن ربات از سطح زمین ایجاد میکند.
سه پایه لولایی ربات نیز هنگام پرش باز میشوند. این پایهها به حفظ موقعیت موتور نسبت به بخش پایینی ربات کمک میکنند و حرکت پرشی را پایدارتر نگه میدارند.
هانکوان جان وانگ، نویسنده اصلی این پژوهش و دستیار پژوهشی مهندسی مکانیک دانشگاه واشنگتن اعلام کرد که یک موتور الکتریکی بسیار کوچک میتواند با شتاب کافی مستقیما نیروی مورد نیاز را برای پرش تولید کند.
او این روش را به عملکرد عضلات پای قورباغه تشبیه کرد. عضلات پای قورباغه نیز نیروی پرش را مستقیما تولید میکنند و به سیستم ذخیره انرژی جداگانه نیاز ندارند.
همچنین تیم تحقیقاتی دریافت که تنظیم میزان جریان ورودی به موتور میتواند فاصله پرش ربات را کنترل کند. این ویژگی به پژوهشگران اجازه میدهد ارتفاع پرش را متناسب با اندازه مانع تنظیم کنند.
بیشتر بخوانید: این دست رباتیک خودران روی نوک انگشتان خود راه میرود + ویدیو
بازگشت خودکار ربات DirectHop به حالت عمودی
پرش تنها چالش رباتهای جهنده نیست. ربات باید پس از فرود نیز بتواند دوباره در وضعیت مناسب قرار بگیرد و برای پرش بعدی آماده شود.
ربات DirectHop هنگام حرکت در هوا تمایل دارد بچرخد. این چرخش باعث میشود ربات همیشه روی بخش پایینی خود فرود نیاید. پژوهشگران برای حل این مشکل یک قفس محافظ روی بدنه آن نصب کردند.
این قفس هنگام فرود از ربات محافظت میکند و زمانی که DirectHop روی پهلو قرار میگیرد، امکان بازگشت آن را به حالت عمودی فراهم میکند. پژوهشگران توانستند در ۹۰ درصد آزمایشها ربات را پس از فرود دوباره روی بخش پایینی آن قرار دهند.
ربات برای انجام این کار موتور خود را در امتداد برجک به سمت پایین حرکت میدهد. جابهجایی موتور، مرکز ثقل ربات را تغییر میدهد و باعث میشود بدنه به سمت محل مناسب بچرخد. ربات پس از این حرکت میتواند دوباره برای پرش آماده شود.
پژوهشگران برای طراحی قفس محافظ از لاک لاکپشت جعبهای الهام گرفتهاند. ساختار لاک این جانور به آن کمک میکند پس از واژگون شدن دوباره به وضعیت طبیعی بازگردد.
ساویر فولر، نویسنده ارشد پژوهش و دانشیار مهندسی مکانیک دانشگاه واشنگتن، سه چالش اصلی رباتهای جهنده را کنترل طول پرش، بازگشت خودکار به وضعیت مناسب و آماده شدن برای پرشهای متوالی عنوان کرده است.
تیم پژوهشی اکنون روی افزودن سلولهای خورشیدی و باتری داخلی به DirectHop کار میکند. همچنین پژوهشگران قصد دارند موتور لرزشی برای تغییر جهت، پایههای جمعشونده برای تنظیم زاویه پرش، همچنین دوربین و تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز برای ناوبری را به ربات اضافه کنند.
یکی از اهداف اصلی این پروژه، ساخت رباتی است که بتواند به صورت خودکار از پلهها بالا برود. چنین رباتی باید پله را شناسایی کند، ارتفاع مورد نیاز را برای پرش محاسبه نماید، در موقعیت مناسب قرار بگیرد و پس از فرود همین فرایند را برای مانع بعدی تکرار کند.
وانگ تخمین زده است که نسخه کاملا مجهز ربات DirectHop در نهایت حدود ۱۰ دلار هزینه داشته باشد. هزینه پایین میتواند استفاده از گروههای بزرگ این رباتها را امکانپذیر کند. در این شرایط، از دست رفتن یک ربات کوچک مانع ادامه مأموریت گروه نخواهد شد.
