Rattenartiger, flinker Roboter könnte eines Tages Inspektionen durchführen

Roboter mit Beinen sind sehr vielversprechend für den Einsatz in realen Anwendungen, aber ihr Betrieb auf engstem Raum ist immer noch eine Herausforderung. Eine Lösung zur Verbesserung ihrer Anpassungsfähigkeit an die Umwelt besteht darin, einen kleinen biomimetischen Roboter zu entwickeln, der mehrere Bewegungen ausführen und Nutzlasten tragen kann. In diesem Fall haben in Höhlen lebende Ratten aufgrund ihrer unübertroffenen Beweglichkeit und Anpassungsfähigkeit große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Es wurden viele Anstrengungen unternommen, um die Morphologie oder Bewegungseigenschaften von Ratten nachzuahmen.

Kürzlich hat ein Team unter der Leitung von Prof. Qing Shi vom Beijing Institute of Technology, China, eine neuartige Roboterratte mit dem Namen SQuRo (kleine vierbeinige Roboterratte) entwickelt.

Das Team von Prof. Shi hat Roboter entwickelt, die ihre Bewegung oder ihr Verhalten reproduzieren können. Durch bioinspiriertes Design haben sie eine Roboterratte mit Rädern entwickelt, die zu mehreren rattenähnlichen Verhaltensweisen fähig ist. Kürzlich haben sie die Räder durch Beine ersetzt, um die Bewegungsagilität weiter zu verbessern. In dieser Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift IEEE Transactions on Robotics Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass der Roboter mit Beinen SQuRo in der Lage ist, die Bewegung echter Ratten in engen Räumen nachzuahmen.

Ratten können sich aufgrund ihres länglichen, schlanken Körpers und ihrer unvergleichlichen Beweglichkeit an enge Räume anpassen. Um die Bewegungsbeweglichkeit zu kopieren, nutzte das Team die Morphologie und Bewegungseigenschaften von Ratten, die sich in Höhlen bewegen. Das Team extrahierte zunächst die Schlüsselbewegungsgelenke (KMJs) von Ratten und vervollständigte die DOF-Konfiguration (Freiheitsgrad). Insbesondere entwarfen sie 2 DOFs in jedem Glied, um die Bewegung der Gliedmaßen zu reproduzieren, 2 DOFs in der Taille und 2 DOFs im Kopf, um die flexible Wirbelsäulenbewegung zu replizieren. SQuRo profitiert von einer langen und flexiblen Wirbelsäule und kann seinen Körper biegen und sich schnell umdrehen.

Eine Roboterratte kopiert nicht nur die Morphologie von Ratten, sondern weist auch die Fortbewegungsmerkmale von Ratten auf. Zu diesem Zweck schlug das Team einen hierarchischen Open-Loop-Controller vor, um eine multimodale Bewegung ähnlich der von Ratten zu erreichen. Der Steuerungsrahmen besteht hauptsächlich aus drei Schichten:1) einem Multi-Bewegungsplaner mit vier grundlegenden Bewegungsmodi, der eine direkte Beziehung zwischen der Steuerungsvariablen und den Bodenreaktionskräften (GRFs) herstellt; 2) Parameteroptimierung unter Berücksichtigung der Stabilitäts- und Betätigungsgrenzen; 3) Bahnerzeugung jedes Gelenks. Das Steuerungsframework ermöglicht agile Bewegungen und schnelle Übergänge.

Aufgrund der biomimetischen flexiblen Struktur und der multimodalen Bewegungssteuerung kann SQuRo verschiedene Bewegungen ausführen, z. B. vom Hocken zum Stehen, Gehen, Krabbeln und Drehen, und sich nach einem Sturz erholen, indem es seine Gliedmaßen und zervikalen Teile kontrolliert, um sein Zentrum angemessen anzupassen Masse (CoM). Darüber hinaus hat SQuRo in Feldversuchen erfolgreich eine unregelmäßige enge Passage (Innenbreite von 90 mm) passiert, ein Hindernis mit einer Höhe von 30 mm überquert und eine stabile Fortbewegung an einem Hang mit einer Neigung von 15° erreicht, was sein Potenzial demonstriert Anwendung auf Inspektionsaufgaben in engen Räumen.

Im Vergleich zu hochmodernen vierbeinigen Robotern ähnlicher Größe hat der neu entwickelte SQuRo einen relativ gestreckteren, schlankeren Körper und ein geringeres Gewicht. Der minimale Wenderadius von 0,48 Körperlänge ist im Vergleich zu anderen Robotern deutlich kleiner. Darüber hinaus kann SQuRo auch nach dem Tragen einer Last von 91 Prozent seines Eigengewichts eine stabile Fortbewegung erreichen, was seine überlegene Nutzlast im Vergleich zu kleinen vierbeinigen Robotern demonstriert. Diese Fähigkeiten ermöglichen es SQuRo, sich agil durch enge Räume und unwegsames Gelände zu bewegen und Aufgaben wie Erkennung oder Transport in relevanten Szenarien auszuführen.

Weitere Informationen erhalten Sie von Ruoxi Tian, ​​IEEE Transactions on Robotics, unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann..