Модульные роботы - робототехнические системы, способные адаптировать конфигурацию своего тела для изменения стиля передвижения или перемещения по различным участкам местности, - могут оказаться весьма полезными при выполнении задач в различных условиях. За последние десять лет инженеры разработали целый ряд модульных роботов, основанных на различных конструкциях и механизмах.
Недавно китайская исследовательская группа из Westlake University и Zhejiang University представила новую конструкцию модульного робота, вдохновленную оригами, в частности паттерном Креслинга. В основе конструкции, представленной в статье в журнале Nature Communications, лежат недавно созданные универсальные деформируемые модули, которые можно переставлять, создавая различные формы и конфигурации.
"Уже предпринимались попытки использовать паттерн Креслинга для создания многорежимных роботизированных манипуляторов, - говорит Ханьцин Цзян, один из исследователей, проводивших работу. - Однако существующие методы основаны исключительно на самом паттерне Креслинга, поэтому режимы деформации ограничены связанными режимами скручивания и сжатия. Основной задачей является модификация классической схемы Креслинга и генерация новых режимов деформации".
В контексте оригами узор Креслинга представляет собой чередование горных (выступающих) и долинных (утопленных) складок, расположенных под углом к противоположным направлениям скручивания. Этот узор может быть использован для создания сложных форм, напоминающих наблюдаемые в природе узоры, например, крылья бражника или спиральные геометрические фигуры на шишках.
В рамках своего исследования Цзян и его коллеги попытались использовать эту специфическую схему оригами для создания модульного деформируемого устройства, которое можно было бы адаптировать для создания различных форм. Созданный ими модуль приводится в движение с помощью пневматики - системы, в которой газ или воздух под давлением используются для создания различных движений.
"Модуль состоит из двухуровневой схемы Креслинга с противоположными направлениями скручивания на каждом уровне, - пояснил Цзян. - Более того, на каждом уровне есть два боковых пакета, расположенных на противоположных сторонах. Таким образом, в зависимости от того, какое давление создается в боковых пакетах, при вакуумировании основной камеры мы можем добиться различных режимов деформации".
Новый модуль, представленный исследователями, может изменять свою форму в зависимости от приложенного к нему давления, создавая всевозможные формы, отвечающие требованиям конкретных сценариев применения. В общей сложности с помощью одного модуля оригами можно получить семь различных режимов движения роботов, включая три базовых движения и четыре рекомбинации этих базовых движений.
"Наш двухуровневый модуль - это универсальный деформационный модуль, который может достигать всех возможных режимов деформации в зависимости от конкретных схем давления, - сказал Цзян. - Модуль похож на наши руки, которые могут выполнять все режимы деформации (сжатие/растяжение, скручивание, сгибание) в зависимости от того, как нервы управляют мышцами. Схемы давления в модуле подобны нашим нервам, а универсальный модуль берет на себя роль нашей руки. Эта роботизированная рука на основе оригами будет работать как жесткая роботизированная рука, имеющая шесть степеней свободы".
Исследователи оценили свой деформируемый модуль, созданный на основе оригами, в серии симуляций и реальных экспериментов. Полученные результаты оказались весьма многообещающими, что говорит о его перспективности для создания модульных роботов, способных адаптироваться к окружающей среде и двигаться различными способами.
Примечательно, что модуль может быть собран во время работы робота, что делает его идеальным решением для сложных реальных задач, требующих быстрой адаптации к изменениям окружающей среды. Таким образом, в будущем эта работа может проложить путь к созданию более сложных мягких роботов, более чутко реагирующих на окружающую обстановку.
"В своих следующих работах я планирую использовать эту структуру для более практических применений, например, для захвата крупных объектов", - добавил Цзян.
Комментарии
(0) Добавить комментарий