Інженери Сеульського національного університету науки та технологій (Seoul National University of Science & Technology) розробили для чотириногих роботів пористі стопи, здатні запасати енергію удару об землю та повертати її при наступному кроці. Звичайні пружини та амортизатори не годилися — вони ефективні лише при швидкому кроці. Для робопса-інспектора, що рухається неквапливо, були потрібні інші механізми рекуперації енергії.
Джерело зображення: Seoul National University of Science & Technology
Запропоновані вченими стопи для чотириногих роботів мають форму півсфери та надруковані з пружного полімеру у вигляді так званої трійчасто періодичної мінімальної поверхні (TPMS). Це неперервна тривимірна решітка з повторюваних пор і перегородок, яка поєднує малу масу, керовану жорсткість, а також здатність поглинати та вивільняти накопичену механічну енергію.
Дослідники випробували три структури — просту, гіроїдну та ромбоподібну. Найкращі характеристики показала ромбоподібна решітка з відносною щільністю 60%: вона достатньо сильно деформувалася, запасала багато енергії та втрачала порівняно мало енергії через внутрішнє тертя матеріалу.
Самих пружних кінцівок лап виявилося недостатньо: при неправильній ходій запасеній енергії розсіюється або викликає розгойдування корпусу робота, змушуючи електродвигуни додатково коригувати його положення. Тому інженери навчили контролер методом глибокого навчання з підкріпленням. У модель включили деформацію та зворотне розпрямлення TPMS-структури, а функція винагороди заохочувала такі рухи, за яких робота приводів узгоджувалася з накопиченням та вивільненням пружної енергії в момент контакту з поверхнею.
Систему перевірили на чотириногому роботі RBQ-10, порівнявши нові стопи зі звичайними суцільними напівсферичними опорами. Робот зберіг стійкість у всьому дослідженному діапазоні швидкостей, одночасно зменшивши середню потужність, що споживалася від акумулятора. У кількісному вираженні це вилилося у зниження енергоспоживання на 1,4–6,2% при швидкості руху від 0,4 до 1 м/с. Розробка призначена для роботів, що використовуються при інспекціях, перевезенні вантажів та пошуково-рятувальних операціях, для яких збільшення часу автономної роботи критично важливе.
Подробиці можна знайти на сайті: 3dnews.ru