Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жоғары беріктік робот аяғы скелет бұзылуы Карнеги Меллон университетінің робототехника институтында роботтарды басқару үшін әзірленіп жатқан жоғары беріктік робот аяғы. Негізгі технология - талшықты композитті (FRC) көпір, ол иілгіш энергияны сақтау үшін доға сияқты иіледі.
Highly resilient robotic leg
the skeletal disorder
The bow leg is a highly resilient robotic leg being developed for running robots at Carnegie Mellon University's Robotics Institute. The key technology is the fiber reinforced composite (FRC) spring that bends like a bow to store elastic energy.
Артқы аяқтың тарихы
Аяқты роботтар бастапқыда дөңгелекті немесе сүйрелі көліктер жете алмайтын қиыр жерлерден тиімді көліктермен қамтамасыз ету үшін ойластырылған. Аяқты қозғалыс зерттеулері 1878 жылы, сүтқоректілердің фотосуреттері Scientific American журналында жарияланғанда басталды. 1980 жылы "жұмысқа" қабілетті алғашқы робот жасалды. Карнеги Меллон университетінде аяқ зертханасы құрылғаннан кейін бұл сала айтарлықтай жақсарды, ол көптеген жүгіретін роботтарды өндірді. Көп ұзамай МТИ өз зертханасын құрды. Бұл роботтардағы басты қиындықтар тепе-теңдік, басқару, қуат талаптары және қоршаған ортаны тану болып табылады. Көптеген зерттеушілер тепе-теңдікке көп жұмыс жасаса да, екінші және үшінші жиі энергияны жеткізу үшін құйрық кабелі түрін ұсыну арқылы айналып өтеді және үлкен іске қосылғыштарды пайдалануға мүмкіндік береді. Қоршаған ортаны сезу - бұл әлі күнге дейін күрделі жерде жануарлардың әдеттегі мінез-құлқын жеңу үшін жеткілікті тиімді шешімін таппаған үлкен мәселе. Жақында Энергетика министрлігінің Сандия ұлттық зертханасындағы зерттеушілер, 6 метр биіктікте секіру үшін поршеньді жүйелерді пайдаланып, одан да жетілдірілген секіру роботтарын жасады. Алайда, бұл роботтар қаз-қалпында қаз-қалпында қаз-қалпында қаз-қалпында қаз-қалпында жүгіріп жүрмейді, тек мүмкіндігінше жоғары секіреді.
Legged robots were initially conceptualized to provide more effective transportation across rough terrains unreachable by conventional wheeled or tracked vehicles. Legged locomotion studies began in 1878, when a publication of stop motion photographs of mammals was posted in Scientific American. The first robot capable of actual "running" was created in 1980. The field was greatly enhanced when the Leg Lab at Carnegie Mellon University was established, producing many running robots. This was followed soon by MIT creating their own lab as well. The major difficulties lying in these robots lied in the balance, the actuation, power requirements, and environment sensing. While the balance has been worked on extensively by many researchers, the second and third are often bypassed by providing a form of umbilical cable to supply energy and allow for larger actuators to be used. The environment sensing remains to be a large issue that has not been solved effectively enough to try and outdo typical animal behavior in rough terrains. Recently, more advanced hopping robots have been developed by researchers at the Department of Energy's Sandia National Laboratories, who have used piston systems to make jumps as high as 20 feet in the air. However, these robots do not compare much to the bow leg at the moment as they do not run, but rather just jump as high as possible.
Артқы аяқтың макияжы
Бұрынғы аяғы иілген жапырақ көктемнен (құрамның "борышты" бөлігін қамтамасыз етеді), көктемнің соңында аяқ, айналмалы жамбас және жіптің қысу кезеңдерінен өтуіне себеп болатын жіптен тұрады. Аяқтың атауы ортағасырлық мәдениеттегі садақшының садағына ұқсастығынан алынған. Жазық аяқты бүгу және потенциалдық энергияны сақтау үшін ауада болған кезде құрылғыға кері тартылады. Жерге соққы бергенде, арқан босап, қайықтың толық ұзындығына дейін созылып, жиналған энергияны машинаның қозғалысына айналдырады. Құрылғының жамбасында аяқ дене бұзылу моментін азайту үшін еркін айналады. Бағы аяғының мақсаты - тек бір көктемді пайдалана отырып, бүкіл аяқ құрылымының функционалдығын қамтамасыз ететін құрылғыны ұсыну. Бұл энергияны барынша тиімді пайдалануға және энергияны барынша аз жоғалтуға мүмкіндік береді. Аяқты жүйедегі типтік шығындар - теріс жұмыс және аяқты сыпыру. Теріс жұмыс - бұл актуатор өз қозғалысына қарама-қарсы күш қолданғанда және жүйеден энергияны кездейсоқ сіңіріп алғанда болады. Бұл жағдайды толықтай жалғаудан аулақ болатын конструкция арқылы жоюға болады. Аяқпен жүгірудің жоғалуы аяқты оның қасынан өтіп бара жатқан жердің жылдамдығына сәйкес жылдамдату қажеттілігінен туындайды және ол өте жеңіл аяқты пайдалану арқылы барынша аз сақталады, ол қарсы күресуге қажетті көп инерция ұстамайды.
The bow leg is made of a curved leaf spring (providing the "bow" portion of the assembly), a foot on the end of the spring, a pivoting hip, and a string that causes the string to go through phases of compression. The name of the leg comes from the device's resemblance to an archer's bow in medieval culture. The spring is retracted into the device while it is in the air in order to bend the leg and begin storing potential energy. Upon collision with the ground, the string releases, allowing the bow to extend to full length and turn the stored energy into motion for the machine. At the hip of the device, the leg pivots freely in order to minimize body disturbance torque. The goal of the bow leg is to provide a device that can provide the functionality of an entire leg structure using only a single spring. This allows for the most efficient use of energy and the least loss of energy. The typical losses in a legged system are negative work and leg sweep. Negative work happens when an actuator applies force opposite from its motion and absorbs energy from the system accidentally. This can be eliminated by a design that avoids articulation altogether. Leg sweep losses come from the need to accelerate the foot to match the speed of the ground moving past it, and it is kept minimal by using a very light leg that does not hold much inertia that needs to be fought against.
Жер бетіндегі асқынулар
Құрылғының қозғалыс қабілетін жоспарлау процесінде жер бедері туралы ақпарат өте шектеулі. "Арқа аяғы" эксперименттерінің көпшілігі (оның ішінде осы жерде көрсетілгендер) жоспаршы олар геометрияны және жер бедерінің сүріну коэффициентін біледі деп болжайды. Нақты тәжірибеде осы маңызды факторлардың кез-келгенін дұрыс өлшеуге немесе болжауға болмайды, бұл құрылғының жерді қиып өту қабілетіне көптеген мәселелерді тудырады. Алайда жердің тек кішкентай бөліктері ғана аяқпен жанасады, сондықтан қажетті есептеулер барынша азайтылады және кейбір сценарийлерде жалған оң нәтижелер қабылдануы мүмкін. Құрылғының үстіндегі кедергілер, сондай-ақ оның төменгі жағында өтуі керек кедергілерді ескеру қажет болған кезде мәселелер екі еселенеді.
The process involved in planning the device's ability to move around is very limited by the available information regarding terrain. In many of the "bow leg" experiments that are conducted (including the ones referenced here), the planner is assuming that they already know both the geometry and friction coefficient of the terrain. In actual practice, either of these vital factors can be incorrectly measured or guessed at, causing many issues in the device's ability to traverse the terrain. However, only small parts of the terrain ever come into contact with the foot, therefore the necessary calculations are minimized, and false positives can be accepted in certain scenarios. The issues are effectively doubled when it is necessary to take into consideration the possibility of an obstacle above the device, as well as the ones that it must traverse below.