През последните години, с бързото развитие на роботиката, четворните роботи постепенно се превръщат в изследователска гореща точка. Те не само показват голям потенциал в областта на военните, спасяването, логистиката и т.н., но също така насърчават напредъка на науката и технологиите в биониката, контрола на движението и др. Наскоро един от най-бързите четворни роботи в света привлича широко разпространена скорост на бягане, надвишава 10 метра в секунда (около 36 километра на час), което дори надвишава способността за бягане на много земи (около 36 километра на час), която дори надвишава успеха на бягането на много зелени животни. Ключът към този пробив се крие в структурата на краката на въглеродните влакна, предназначени да имитират джарботи.
Тази статия ще проучи задълбочено техническите принципи, бионичния дизайн, прилагането на материали от въглеродни влакна и бъдещите перспективи на този четворен робот.
Четирокопичният робот е робот, който имитира движението на четириногите. Дизайнерското му вдъхновение идва главно от бозайници в природата, като кучета, котки, коне и др. В сравнение с колесни или проследявани роботи, четворни роботи имат по -силна адаптивност на терена и могат да се движат стабилно в сложни среди, като грапави планини, руини или сняг.
През последните години е постигнат значителен напредък в областта на четириногите роботи. Например, спот роботът на Boston Dynamics е включен в индустриални проверки, строителни площадки и други сценарии. Въпреки отличната стабилност и приспособимост на четворни роботи, скоростта на движението им винаги е била една от техническите тесни места. Повечето четворни роботи вървят със скорост от само няколко метра в секунда, далеч по -ниски от способността за бягане на много сухопътни животни.
За да пробият това ограничение, изследователите започнаха да търсят вдъхновение от природата, а плъховете от кенгуру се превърнаха в важен бионичен обект.
Джерботи са малки гризачи, живеещи в пустинни райони, известни с отличната си способност за скачане и високоскоростно бягане. Структурата на задните крака на Jerboas е много специална, със следните характеристики:
Дълги и силни телета:
Костите на прасеца на джибота са стройни и леки и могат да съхраняват и освободят голямо количество еластична потенциална енергия.
Ефективна сухожилна система:
Сухожилищата на джибота имат изключително висока еластична ефективност, която може да намали загубата на енергия при скачане и бягане.
Възможност за бърза реакция:
Нервната система на Джерботи може бързо да регулира напрежението на мускулите и сухожилията, като по този начин постига ефективно скачане и бягане.
Тези характеристики позволяват на джибовете да се движат бързо в пустинята, да избягват хищници и да намерят храна. Чрез имитирането на структурата на телето на Джербос изследователите са проектирали нов тип теле от въглеродни влакна и го прилагат върху четириноги роботи.
Въглеродните влакна са лек и високоякостен материал, който се използва широко в аерокосмическото, автомобилно производство и спортно оборудване. В четворни роботи дизайнът на телето от въглеродни влакна има следните предимства:
Лек:
Плътността на въглеродните влакна е много по -ниска от тази на металните материали, което може значително да намали теглото на робота, като по този начин увеличава скоростта на движение.
Висока сила:
Силата на въглеродните влакна е по -висока от тази на повечето метални материали и може да издържи огромното въздействие, генерирано при работа с висока скорост.
Висок еластичен модул:
Въглеродните влакна имат добри еластични свойства и могат да съхраняват и освобождават енергия като сухожилията на Jerboas, като по този начин подобряват ефективността на движението на робота.
Най -големият акцент на този четворен робот е, че скоростта му на работа надвишава 10 m/s, което е далеч по -бързо от съществуващите четириноги роботи и дори близо до скоростта на теча на гепардите (около 30 m/s). Този пробив се дължи главно на следните технологии:
Комбинация от бионичен дизайн и материали от въглеродни влакна:
Чрез имитиране на структурата на прасеца на Джербо и комбинира леките и високоякостни характеристики на материалите от въглеродни влакна, роботът може да поддържа стабилност и ефективност, когато работи с висока скорост.
Ефективно преобразуване на енергия:
Еластичният механизъм за съхранение на енергия на телето от въглеродни влакна може да превърне кинетичната енергия на робота в еластична потенциална енергия и да го освободи в следващата стъпка, като по този начин намалява загубата на енергия.
Интелигентна система за управление:
Роботът е оборудван с усъвършенствани алгоритми за контрол на движението, които могат да регулират ъглите на походката и ставите в реално време, за да се адаптират към различни изисквания за терен и скорост.
Най -бързият четворен робот в този свят има широки перспективи за приложение в много области:
Спасяване и търсене и спасяване:
На мястото на природно бедствие или злополука роботът може бързо да влезе в опасната зона, за да търси оцелели или да предаде информация.
Военни и сигурност:
Роботът може да се използва за гранични патрули, разузнавателни мисии или опасни стоки.
Логистика и транспорт:
При сложен терен роботът може бързо да транспортира материали, особено на трудни за достъп места като планински райони или райони с бедствия.
Научни изследвания:
Роботът може да се използва за изследване на механизмите за движение на животни, бионичния дизайн и високоскоростните алгоритми за контрол на движението.
