Robotic cheetah beweegt bijna net zo efficiënt als het echte werk

Anonim

Robotic cheetah beweegt bijna net zo efficiënt als het echte werk

Robotics

David Szondy

20 april, 2017

De robot cheetah gebruikt slechts 15 procent meer energie dan zijn dierlijke tegenhanger (Credit: Universiteit Twente)

Het snelste landdier op aarde, de cheetah, heeft een aantal snelvoetige robots geïnspireerd. De laatste is opgedoken aan de Universiteit Twente, waar promovendus Geert Folkertsma vier jaar lang heeft gewerkt aan het ontwikkelen van een robotachtige cheetah op schaal die niet alleen in staat is om veel van de bewegingen van het echte dier te repliceren, maar daarbij slechts 15 procent gebruikt meer energie dan het echte werk.

Volgens Folkertsma is het ontwerp van zijn 30 cm lange robot gebaseerd op een uitgebreide studie van cheeta-video's en digitale analyse van hun bewegingen. Het doel hiervan was om een ​​robot te maken die een simulatie is van het skelet, de modellen en de gewrichten van de cheeta. Het eindproduct was echter geen exacte reproductie, maar slechts een benadering die op veel manieren kan bewegen als een echte cheeta, maar niet in staat is om bijvoorbeeld bomen te beklimmen en een eenvoudig, lichtgewicht veermechanisme gebruikt in plaats van een mechanische poot voor meer efficiëntie.

Een belangrijk element in het ontwerp is de ruggengraat van de robot. Bij een jachtluipaard fungeert de ruggengraat als een veer die energie opslaat en vrijgeeft wanneer deze buigt en zich uitstrekt, waardoor de kat met 97 km / h (60 mph) met grote efficiëntie kan rennen en wonderbaarlijke sprongen maakt.

"Het belangrijkste verschil tussen bestaande looprobots en mijn cheeta-robot is daarom de ruggengraat, " zegt Folkertsma. "De kunst was om het te imiteren zonder de zaken onnodig te compliceren: in plaats van wervels en tussenwervelschijven, werkten we met een slim geplaatste veer die ongeveer hetzelfde effect oplevert. Cheeta's kunnen ook veel energie opslaan in hun spieren voor later gebruik Dit is ook iets dat we hebben nagebootst door zorgvuldig geselecteerde veren in de benen van onze robot te plaatsen.

De robot cheetah weegt slechts 2, 5 kg (5, 5 lb), dat is 20 keer lichter dan een levende cheetah. Het is ook vier keer kleiner, en Folkertsma zegt dat wanneer het verschil in aanmerking wordt genomen, de robot slechts 15 procent meer energie verbruikt dan de dierversie terwijl deze zich verplaatst met ongeveer 1 km / u (0, 6 mph). Dit is snel voor een kleine robot en verbeteringen, zoals geavanceerdere benen, kunnen ervoor zorgen dat de robot 20 km / u (12 km / h) rijdt - een snelheid die gelijk is aan die van de cheeta op kwartmaat.

Maar snelheid is niet de enige toepassing van de robottechnologie. Folkertsma gelooft dat het imiteren van de cheeta zal leiden tot lichtere, minder omslachtige lopende robots die kunnen bewegen met elegantie en efficiëntie. Zulke robots zouden nuttig zijn in de huishouding en de gezondheidszorg, maar ook in het helpen bij fysieke revalidatie en de ontwikkeling van geavanceerde prothesen.

"Zoals je zou verwachten van het snelste landdier ter wereld, maakt de cheetah zeer efficiënt gebruik van zijn energie, " zegt Folkertsma. "Ik wilde een robot maken die op dezelfde manier werkt, met het doel deze kennis toe te passen op de ontwikkeling van nieuwe robots." Robots zullen ongetwijfeld een steeds belangrijker rol gaan spelen in ons dagelijks leven en we moeten er daarom voor zorgen dat ze kunnen Beweeg effectief in onze omgeving Mijn robotstofzuiger kan bijvoorbeeld geen trappen beklimmen of zelfs omgaan met drempels.We moeten daarom robots ontwikkelen die kunnen lopen en als het gaat om efficiënt bewegen, er is veel waar we van kunnen leren de cheeta. "

Folkertsma zal op 21 april een doctoraatsverdediging van zijn werk presenteren op de campus van de Universiteit Twente.

Bron:

Universiteit Twente

De robot cheetah gebruikt slechts 15 procent meer energie dan zijn dierlijke tegenhanger (Credit: Universiteit Twente)