Робот передвигающийся по стенами

VertiGo — робот, которого не остановят стены и другие препятствия

В последнее время нам уже доводилось видеть роботов, конструкция которых позволяет им перемещаться, поднимаясь по вертикальным поверхностям. В большинстве случаев это достигается при помощи использования вакуума, специальных «липких» материалов, структура которых скопирована со строения конечностей геккона, или других хитроумных приемов, которые не позволят таким роботам перемещаться по поверхности земли. Однако, для возможности перемещения по горизонтальным и вертикальным поверхностям не обязательно использовать что-то экстраординарное, для этого достаточно совместить пару достаточно традиционных вещей. Такая идея легла в основу конструкции небольшого робота VertiGo, который способен передвигаться как по земле, так и по вертикальным поверхностям. При этом, ему не требуется специально подготовленная поверхность, он может «ловко» перемещаться по необработанному камню, кирпичу, бетону и другим материалам, поверхность которых покрыта буграми и трещинами.

Робот VertiGo является совместным творением специалистов компании Disney Research Zurich и Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH). Его основу составляет рама, изготовленная из легковесного углеродистого волокна. У робота имеются четыре колеса, изготовленные при помощи технологий трехмерной печати, передние два из которых могут поворачиваться, подобно передним колесам автомобилей. Способность перемещаться по вертикальным поверхностям роботу VertiGo дают два пропеллера, приводимые в действие электродвигателями, установленными на подвижной подвеске.

На раме робота установлен микроконтроллер, который получает информацию от инерциальных датчиков и двух инфракрасных датчиков. Благодаря этим датчикам робот всегда знает свое текущее положение в пространстве и расстояние до препятствия, которое ему будет необходимо преодолеть. Используя эти данные, процессор вычисляет углы наклона пропеллеров и скорость их вращения для того, чтобы создаваемый ими поток воздуха надежно удерживал легкую конструкцию робота, прижимая ее к вертикальной поверхности.

Когда робот VertiGo движется в «горизонтальном» режиме, его пропеллеры создают вертикальную подъемную силу, которая снижает и без того малый вес, позволяя роботу передвигаться по поверхности любого рода, даже по поверхности полужидкой грязи. При достижении вертикальной поверхности передний пропеллер наклоняется, буквально затаскивая на стену переднюю часть робота. Задний пропеллер также изменяет угол наклона, вырабатывая тягу, которая помогает роботу принять вертикальное положение.

После того, как робот VertiGo принимает вертикальное положение, его пропеллеры перемещаются в рассчитанное процессором положение и создаваемый ими поток воздуха надежно прижимает робота к стене. Далее робот может кататься по этой стене, как обычная игрушечная машинка, и пропеллеры постоянно изменяют свои углы наклона для того, чтобы обеспечить максимальную силу сцепления колес робота с вертикальной поверхностью.

Можно подумать, что робот VertiGo является всего лишь необычной детской игрушкой. Однако, роботы такой конструкции и обладающие такими возможностями могут найти применение в самых различных областях. При их помощи можно производить осмотр целостности конструкций в самых труднодоступных местах зданий и сооружений. Они могут быть использованы для проведения операций по разведке и наблюдению, а использование более емких аккумуляторных батарей и более высокообротных двигателей позволит роботам типа VertiGo передвигаться не только по вертикальным поверхностям, но и по потолкам «кверху ногами».

Источник

Робот-гекон

Новости про этого интересного робота поступают регулярно. Мы выбрали самые необычные с научным описанием и фотографиями.

Робот-геккон передвигается по стенам и потолку

Автор: Александр Бакаткин (news@3dnews.ru)

Способность роботов передвигаться по вертикальным стенам и даже потолку чрезвычайно важна для современного общества – именно такие аппараты могли бы выполнять целый спектр черновых работ, который сегодня выпадает на долю человека. Это не только банальная очистка стен, окон и других труднодоступных поверхностей (впрочем, это работа считается опасной, и было бы неплохо доверить ее именно роботам), но и исследование зданий на возможность трещин и иных дефектов конструкции.

Резонно ответить, что к данному моменту инженеры-роботехники уже создали подобные аппараты, однако они имеют существенные недостатки – для «крепления» аппарата к стене или потолку используются специальные насосы, создающие вакуум внутри «присоски». К тому же конструкция подобных роботов является многосекционной. Это в совокупности приводит к высокой потребляемой аппаратами мощности. И либо нужно использовать кабель для подвода электроэнергии, что не позволяет говорить о полной автономности робота, либо смириться с низким временем автономной работы устройства.

Впрочем, аппарат, лишенный указанных недостатков, уже разработан исследователями из университета Карнеги-Мелоуна. Достоинствами аппарата являются: его чрезвычайная компактность, возможность передвижения по вертикальным и горизонтальным поверхностям, простота конструкции. Как и большинство разработок в области роботостроения, исследователи в данном случае черпали вдохновение у природы, и за образец была взята способность геккона к передвижению по абсолютно любым поверхностям. Изучая уникальные способности животного ученые обнаружили, что его удерживают крохотные волоски на лапах – используется такой широко известный феномен, как силы Ван-дер-Ваальса. Хотя их величина чрезвычайно мала, она во много раз увеличивается за счет огромного количества волосков.

Как мы уже отметили, робот оказался очень компактным – величиной с человеческую ладонь и весом 60 граммов. Разработчики дали ему наименование «Танкбот», и такое решение отнюдь не случайно, ведь он оснащен парой миниатюрных гусениц. Именно на них и расположены клейкие микрообъекты, изготовленные из эластомерного материала. И хотя форма этих элементов значительно отличается от формы волосков, что наблюдается в случае геккона, величина возникающих сил Ван-дер-Ваальса вполне позволяет аппарату передвигаться по вертикальной поверхности, и даже нести небольшую полезную нагрузку.

К сожалению, этого оказывается недостаточным для того, чтобы аппарат мог передвигаться по горизонтальной поверхности вверх дном. На этот случай разработчики подготовили несколько модифицированную конструкцию, которая предусматривает использование все того же «липкого» материала. За передвижение и крепление аппарата отвечают четыре параллельные планки, оснащенные несколькими «присосками». Проведенные тесты показали, что такая модификация позволяет аппарату перемещаться на дистанцию до 30 метров.

Впрочем, у разработки есть и недостатки. Главным из них является загрязнение эластомера, вследствие чего резко падает «сцепление» робота с поверхностью. Именно на этой проблеме разработчики сосредоточат свои усилия при дальнейшей модернизации аппарата.

Ознакомимся с другим представителем гекконов — «Липкоботом».

Робот-гекон передвигается по гладким поверхностям

Инженеры-робототехники из Стэнфордского Университета скопировали движения настоящего геккона, чтобы создать робота, который может передвигаться по гладким поверхностям – даже стеклу. Робот, названный «Липкийбот» (StickyBot) использует анизотропное податливое молекулярное притяжение чтобы «прилипать» к поверхностям.

Робот-геккон легко карабкается по стеклу

Источник

Роботаракана научили ходить по стенам и потолку

Американские инженеры создали новую модификацию роботаракана HAMR, способную передвигаться вверх ногами и по вертикальным поверхностям с помощью электроадгезии. В качестве демонстрации разработчики показали, как робот передвигается по изогнутой и шероховатой внутренней поверхности авиадвигателя. Статья опубликована в Science Robotics.

Зачастую инженеры создают роботов, призванных заменить людей на производстве и в быту. Однако также есть и направления, в которых инженеры создают роботов для сред, недоступных человеку. Одно из таких направлений — микророботы, способные проникать в небольшие проемы и конструкции. К примеру, недавно Rolls-Royce предложила концепцию обслуживания двигателей с помощью микророботов, которых будут запускать во внутренние полости двигателя, после чего они будут ходить по внутренним конструкциям и передавать изображение с камеры оператору.

Несмотря на множество потенциальных применений и интерес со стороны крупных компаний, пока микророботы представляют собой лишь отдельные экспериментальные прототипы, и не готовы к применению на практике из-за наличия множества нерешенных проблем. Микророботы должны иметь относительно мощные актуаторы и системы питания, и при этом быть крайне компактными и легкими. Кроме того, они должны уметь передвигаться не только в идеальных лабораторных условиях, но и в труднопроходимой среде. Инженеры из Гарвардского университета под руководством Роберта Вуда (Robert Wood) уже несколько лет создают различные модификации микроробота HAMR, способные прыгать, взбираться на поверхности с небольшим уклоном, и даже ходить по воде.

В своей новой статье инженеры представили робота HAMR-E, способного удерживать себя на различных поверхностях даже в перевернутом состоянии благодаря электроадгезии.

Инженеры решили использовать ту же платформу, которую они применяли в своих предыдущих работах. Робот имеет длину 4,5 сантиметра и массу 1,48 грамма. В его основе лежит углеволоконный корпус, на котором закреплены четыре ноги и плата управления. Одна из главных особенностей платформы HAMR заключается в механизме движения ног. Поскольку использовать стандартные электромоторы в таком небольшом и легком роботе нельзя, инженерам пришлось разработать необычную конструкцию. В основе каждой ноги лежат два одинаковых пьезоактуатора, которые изгибаются под действием тока. Актуаторы располагаются параллельно друг другу, но они связаны с ногой через специальную механическую передачу, благодаря которой движение одного из актуторов отвечает за вертикальное движение ноги, а второго — за горизонтальное:

Главное отличие нового робота заключается в том, что на концах его ног инженеры установили электроадгезионные контактные площадки. Каждая площадка состоит из четырех тонких круглых слоев: медного, полимерного и двух изолирующих по краям. При подаче напряжения на площадки они прилипают к находящейся рядом проводящей поверхности, например, листу металла, благодаря возникающему электростатическому притяжению. Инженеры также разработали достаточно простую оригами-конструкцию, которая выполняет роль шарнира и позволяет ноге отклоняться на угол 45 градусов от контактной площадки и поворачиваться на 90 градусов.

Источник

Роботаракана научили ходить по стенам и потолку

Wyss Institute at Harvard University

Американские инженеры создали новую модификацию роботаракана HAMR, способную передвигаться вверх ногами и по вертикальным поверхностям с помощью электроадгезии. В качестве демонстрации разработчики показали, как робот передвигается по изогнутой и шероховатой внутренней поверхности авиадвигателя. Статья опубликована в Science Robotics.

Зачастую инженеры создают роботов, призванных заменить людей на производстве и в быту. Однако также есть и направления, в которых инженеры создают роботов для сред, недоступных человеку. Одно из таких направлений — микророботы, способные проникать в небольшие проемы и конструкции. К примеру, недавно Rolls-Royce предложила концепцию обслуживания двигателей с помощью микророботов, которых будут запускать во внутренние полости двигателя, после чего они будут ходить по внутренним конструкциям и передавать изображение с камеры оператору.

Несмотря на множество потенциальных применений и интерес со стороны крупных компаний, пока микророботы представляют собой лишь отдельные экспериментальные прототипы, и не готовы к применению на практике из-за наличия множества нерешенных проблем. Микророботы должны иметь относительно мощные актуаторы и системы питания, и при этом быть крайне компактными и легкими. Кроме того, они должны уметь передвигаться не только в идеальных лабораторных условиях, но и в труднопроходимой среде. Инженеры из Гарвардского университета под руководством Роберта Вуда (Robert Wood) уже несколько лет создают различные модификации микроробота HAMR, способные прыгать, взбираться на поверхности с небольшим уклоном, и даже ходить по воде.

В своей новой статье инженеры представили робота HAMR-E, способного удерживать себя на различных поверхностях даже в перевернутом состоянии благодаря электроадгезии.

Инженеры решили использовать ту же платформу, которую они применяли в своих предыдущих работах. Робот имеет длину 4,5 сантиметра и массу 1,48 грамма. В его основе лежит углеволоконный корпус, на котором закреплены четыре ноги и плата управления. Одна из главных особенностей платформы HAMR заключается в механизме движения ног. Поскольку использовать стандартные электромоторы в таком небольшом и легком роботе нельзя, инженерам пришлось разработать необычную конструкцию. В основе каждой ноги лежат два одинаковых пьезоактуатора, которые изгибаются под действием тока. Актуаторы располагаются параллельно друг другу, но они связаны с ногой через специальную механическую передачу, благодаря которой движение одного из актуторов отвечает за вертикальное движение ноги, а второго — за горизонтальное:

Механизм передачи движений от актуаторов к ноге

Benjamin Goldberg et al. / IEEE Robotics and Automation Letters, 2018

Источник

Инженеры превратили три шланга для душа в лазающего по стенам робота

Toyohashi University of Technology / YouTube

Японские и британские инженеры создали робота, способного лазать по стенам и другим вертикальным поверхностям. Для этого он использует две вакуумные присоски и три шланга для душа, позволяющие передней части робота отклоняться во время каждого шага на угол до 180 градусов. Статья с описанием разработки опубликована в журнале Soft Robotics.

Перемещение по вертикальным и горизонтальным перевернутым поверхностям — технически сложная задача, которую нужно решить, например, при создании устройств для ремонта или уборки фасадов зданий. Поскольку обычные колеса для этого не подходят, инженеры предлагают использовать для закрепления на поверхности другие, зачастую сложные, механизмы, такие как адгезия или электроадгезия. Однако устройства, использующие эти механизмы, сложны и дороги в производстве, поэтому такие роботы могут быть нерентабельными.

Фумия Иида (Fumiya Iida) и его коллеги из Кембриджского университета и Технологического университета Тойохаси создали простого робота, состоящего из доступных компонентов, и использующего простую конструкцию. Робот состоит из трех водопроводных шлангов, на конце и середине которых установлено две вакуумные присоски, соединенных с насосами в основании. Три шланга жестко соединены между собой в конце, а также продеты через треугольную конструкцию в середине. В ней располагаются три электродвигателя с шестернями, совпадающими по размеру с периодом оплетки шлангов.

Во время движения робот сначала держится за стену с помощью обеих присосок, а затем отпускает переднюю, передвигает ее в нужную сторону с помощью двигателей и снова закрепляет ее на стене. После этого он снижает разницу давлений на задней присоске, передвигает ее и закрепляет. Таким образом робот может относительно свободно передвигаться по вертикальным поверхностям.

Кроме того, инженеры показали, что робот способен перемещаться между поверхностями, изгибаясь через угол. Разработчики продемонстрировали, как робот способен перелезть на поверхность, повернутую на 90 градусов или даже на параллельную поверхность, для чего ему приходится изгибаться на 180 градусов. Инженеры отмечают, что каждая из двух присосок способна удерживать груз массой до 1,7 килограмм, а скорость движения робота во время экспериментов составляла до двух сантиметров в секунду.

В прошлом году инженеры из Массачусетского технологического института разработали другого робота, использующего для перемещения две присоски. Он оборудован микроскопом и подсветкой, что позволяет использовать его для изучения состояния кожи пациента.

Источник