Когда вы будете просматривать приведенный ниже видеоролик, то постарайтесь не моргать глазами, иначе вы рискуете пропустить все события. А этим событием является новый миниатюрный робот-таракан, перемещающийся столь быстро, что объектив камеры способен уловить лишь его размазанный силуэт. И в очередной раз этот робот, X2-VelociRoACH, подтверждает звание самого быстрого, в пределах своего класса, в мире робота, передвигающегося на конечностях.
Робот X2-VelociRoACH весит всего 54 грамма, а в последних «забегах» он продемонстрировал скорость 4.9 метра в секунду (17.6 километра в час), преодолевая за секунду расстояние, в 47 раз превышающее его длину. Это, конечно медленней скорости, которую могут развивать сложные, дорогие роботы с гидравлическим приводом, созданные в прошлом известной робототехнической компанией Boston Dynamics. Но если брать в расчет соотношение пройденного за единицу времени пути к габаритным размерам, у робота X2-VelociRoACH попросту нет конкурентов.
Животные в окружающем нас мире, передвигающиеся на конечностях, могут увеличивать скорость своего перемещения двумя очевидными способами. Во-первых, они могут увеличивать частоту совершаемых шагов, а во-вторых, увеличивать длину каждого шага, что в обоих случаях приводит к повышению скорости. Но, у большинства живых существ, включая и реальных тараканов, существует предел максимальной частоты шагов, наложенный ограничениями строения их мускульно-скелетной системы, поэтому, для дальнейшего увеличения скорости животные должны увеличивать длину своего шага.
В конструкции робота X2-VelociRoACH использован первый способ увеличения скорости перемещения из-за того, что его конечности напрямую связаны с валами электродвигателей и их длину невозможно увеличивать динамически во время движения. А для разгона электродвигателей сверх номинальной частоты их вращения исследователи использовали некоторые нетрадиционные электронные решения.
Частота вращения двигателей и, следовательно, шагов, совершаемых роботом X2-VelociRoACH, составляет 45 Герц (45 раз в секунду). Такая частота не ограничена возможностями электродвигателей этого механизма, это ограничение связано с максимальными нагрузками, которые может выдержать конструкция робота. Другими словами, если робота X2-VelociRoACH разогнать еще больше, а такая возможность существует, то от него просто начнут отлетать детали. Для придания прочности конструкции робота исследователи использовали массу технологий, включая укрепление углеродистым волокном деталей, изготовленных из прочного пластика при помощи трехмерного принтера, а для создания суставов был использован специальный вид нейлона, ведь ни кевлар, ни другие виды полимерных волокон не смогли выдержать нагрузок во время скоростного перемещения робота.
Как и определяют законы динамики, с увеличением частоты оборотов двигателя скорость перемещения растет в линейной зависимости. Это говорит о том, что будь конструкция робота еще несколько прочнее, то скорость движения робота можно было бы увеличить на некоторую величину. И в скором будущем исследователи собираются, используя новые технологические процессы и материалы, создать новые высокопрочные узлы конструкции робота, который после этого сможет выдерживать более высокие динамические нагрузки, разгоняясь до более высоких скоростей.
И в заключение следует заметить, что робот X2-VelociRoACH имеет крайне простую конструкцию, в которой не предусмотрено никаких средств управления направлением движения. Робот «бегает» почти по прямой линии за счет использования специального аэродинамического стабилизатора, которые не оказывает большого влияния на скорость. Но, вполне вероятно, что в конструкции следующего робота X3 будет использован инерционный хвост-маятник или будет реализован аэродинамический способ управления направлением движения.
Источник:
