Čtyřnozí roboti jsou v posledních letech stále populárnější díky své všestrannosti a obratnosti. Tyto čtyřnohé roboty poháněné elektromotory mohou nabídnout přesné ovládání a hbitý pohyb, přičemž v posledních letech přichází na trh řada robotických psů zaměřených na spotřebitele. Je tu však jedna věc, které se elektromotory nemohou tak docela rovnat – okamžitá síla biologických svalů.
Pneumatický pohyb zajistí rychlost
To je místo, kde přicházejí na řadu hydraulické pohony, které umožňují robotům, jako je Atlas Boston Dynamic, provádět působivé výkony, jako jsou backflipy. Nedávno se však Africká robotická jednotka na Univerzitě v Kapském Městě v Jižní Africe obrátila na tradičnější způsob pohybu svých robotů – pneumatický pohon.
Výzkumníci, inspirováni bleskurychlými pohyby gepardů, zkoumali potenciál pneumatiky jako alternativy k hydraulice. Pneumatika, která využívá plyn jako pracovní kapalinu místo kapaliny, nabízí vysoký poměr síly a hmotnosti v jednoduché a cenově výhodné formě. Pneumatika také zajišťuje vestavěnou shodu, která v hydraulice chybí. Přestože ovládání pneumatiky není snadné, vědci zjistili, že složité ovládání nemusí být nutné, aby robot běžel jako gepard.
Gepardi jsou nejrychlejší suchozemská zvířata na Zemi a jsou proslulí rychlostí 113 kilometrů za hodinu v krátkých intervalech. Během tohoto krátkého prudkého zrychlení mohou gepardi překonat vzdálenost přibližně 460 metrů a dosáhnout maximální rychlosti jim trvá pouhé 3 sekundy.
Amir Patel, docent na univerzitě v Kapském Městě, vysvětluje: „Tvrdíme, že jemné ovládání síly možná není potřeba pro rychlou manévrovatelnost.“
Zatímco hydraulika je složitější, dražší a nepořádná, pokud exploduje, pneumatika nabízí přehlíženou, ale výkonnou alternativu. Zvířata, která vyžadují výbušný pohyb svých končetin, jako jsou gepardi, by mohla být inspirací pro využití potenciálu pneumatiky.
Seznamte se s Kembou
Patel a jeho tým postavili čtyřnohého robota jménem Kemba, aby prozkoumal rychlé zrychlení a manévrovatelnost, kterou může pneumatika nabídnout.
Podívejte se na Kembu v akci níže:
S podporou ráhna dokáže Kemba vážící 7 kilogramů opakovaně vyskočit do výšky 0,5 metru s kontrolovanými přistáními a dosáhnout maximální výšky skoku 1 metr.
Výzkum se však nezaměřuje pouze na výšku skoku nebo maximální rychlost. Patel zdůrazňuje, že se soustředí na přechodnou fázi lokomoce, jako je rychlé zrychlení z klidu nebo zastavení při rychlé chůzi. Tato často přehlížená fáze pohybu je zásadní pro pochopení plných schopností robotů s nohama.
Zatímco Kemba je v současné době připoutaná a existují plány na budoucí vylepšení, jako je přidání páteře a ocasu, potenciál pneumatického přístupu je slibný. Patel si představuje, že se Kemba stane platformou, kterou by biologové mohli využít ke studiu biomechaniky pohybu zvířat. Snížení nákladů na roboty s nohama je další výhodou pneumatického přístupu, který by mohl nakonec učinit roboty s nohama dostupnějšími pro širší publikum.
I když je ještě dlouhá cesta k tomu, aby se roboti s nohama vyrovnali schopnostem skutečných gepardů, inovativní kombinace pneumatiky a elektromotoru nabízí nové možnosti pro rychlou akceleraci a manévrovatelnost.
Obrázek: Youtube screenshot