Животных в их естественной среде легко переключить свои движения, чтобы охотиться, убегать от хищников и путешествовать с их пачками каждый день.
В погоне за тараканы через полосу препятствий и изучая их движения, Университета Джонса Хопкинса инженеров, которые привели вас таракан робот змея робот обнаружил, что животные движения переходов соответствует потенциальная энергия преодоления препятствий, и что они могут джиттера вокруг, чтобы пройти препятствия на сложном рельефе.
Доклад о результатах будет опубликован 15 июня в Трудах Национальной академии наук.
«Наши выводы поможет сделать роботов более надежной и расширить их диапазон движения в реальном мире», — говорит Чэнь Ли, физик, доцент кафедры машиностроения в Университете Джонса Хопкинса и ведущий автор газеты.
С мобильными роботами на пороге интеграции в общество, важно, что они могут перемещаться по миру с легкостью и эффективностью, говорит Ли. В то время как некоторые мобильные роботы, как беспилотные автомобили и роботы пылесосы уже отлично ориентируется плоских поверхностей и переход между ходами (например, передний привод, развороты и остановки, чтобы избежать препятствий) вокруг препятствий, много критических целей, таких как поиск и спасение на щебень, обследование и мониторинг зданий и космоса через камни нужны боты физически взаимодействовать с их поверхности к траверсе, а не просто избегать препятствий.
«Поисково-спасательные роботы не могут работать исключительно избегая препятствий, как робот-пылесос будет пытаться избежать диване», — говорит Ратан Othayoth, аспирант в лаборатории Ли и первый автор исследования.
«Эти роботы должны пройти через завалы, и для этого они должны использовать разные типы движений в трех измерениях».
Но роботы по-прежнему бороться, чтобы сделать так, потому что ученые не имеют четкого понимания, каким образом физические взаимодействия робота со сложным рельефом влияет на его способность к переходу между различными движениями. Понимание этого у животных может позволить исследователям построить более динамичными роботами, говорят исследователи.
Чтобы расследовать это, Othayoth создали полосу препятствий из «балки», или высокие, гибкие пластинки, установленные на пружины, предназначенные для репликации гибкие травинки, и проследив за тем, как тараканы переход между двумя типами 3-д движения, чтобы сделать его последние лучи. Эти два движения были: в «поле» или когда тараканы разбили его корпус упирается в Пучков, пока они не загнулись достаточно, чтобы дать путь, который является напряженной, и «перекличка», когда тараканы скатился в щель между балками, чтобы скользить через, который легче.
Исследователи реконструировали в цифровом виде тараканов и пучков 3-д движения, чтобы посмотреть, как тангажу и крену движениями, смотрел на потенциальную энергию пейзаж — карта как животное и балок суммарная потенциальная энергия изменения тела животного движется в сторону балки и вращается. Эта карта описывает совокупное воздействие гравитации и эластических Пучков изгибающих сил, действующих на тела животных, только как гравитационное поле или электрическое поле можно описать силы, действующие на точку массы или заряда. Разница в том, что животное является самоходной и опыта дополнительного трения и демпфирующие силы, добавляя к сложности в результате движения.
Этот энергетический ландшафт показали, что переход от тона к движению крена переходит из одного энергетического «тазик» на другой пейзаж.
«Представьте, у вас есть миску и поставить мрамора. Этот шарик пойдет ко дну чаши, где она наиболее стабильна. Каждый раз, когда таракан сделал движение, они потянулись к низу чаши», — объясняет Ли. «Мы обнаружили, что каждый вид движения может быть описано одним таким шаром».
«А теперь представьте, у вас есть две чаши. Когда таракан переходил с поля на движение крена, это было, как они прыгали из одной чаши в нижнюю часть другой чаше».
Это показывает, что для того, чтобы переход от одного типа движения к другому, насекомые должны преодолеть бокам первого шара, или, другими словами, иметь достаточно энергии, чтобы преодолеть энергетический барьер.
Исследователи обнаружили, что таракана дрожание, ноги дрожали тела, чтобы дать ему достаточно энергии, чтобы преодолеть барьер из более напряженным шагом к более легкому движению крена, облегчая прохождение.
Команда также создала робота, чтобы эмулировать поведение тараканов и дальнейшего изменился, сколько его дрожали. Чем больше робот дрожали, тем больше энергии она должна преодолеть энергетический барьер для перехода от нажатия поперек балок для прокатки в зазор для прохода.
Эти результаты объясняют, почему двуногие роботы, которые джиттера много (например, Рекс, шестиногого робота, которая была вокруг в течение десятилетий, и это может часто быть замечен в популярных СМИ) удивительно хороши в преодолении больших препятствий, даже без использования каких-либо датчиков или тщательного планирования движений.
«Данная стратегия просто встряхнуть себя-это самый наивный способ, чтобы сделать переход, хотя,» говорит Ли. «Животные, и роботы должны … добавить более осторожны, активные коррективы, чтобы сделать его лучше. Это то, что мы ищем в качестве следующего шага».
Этот новый подход энергии пейзажи, Ли и команда говорят, разъясняет, каким образом животные используют физическое взаимодействие, чтобы переход между различными типами движений, и поможет роботам лучше сделать так, чтобы пройти сложные 3-Д рельеф, как обломками землетрясения.
«Если успешно, Framework Будучи разработанной профессором ли команда будет большой шаг вперед в нашей способности реализовать быстрый и надежный роботов, способных ловко переговоров захламленной местности», — говорит Самуэль Стантон, руководитель программы, в армейском исследовательском кабинете, элемент американской армии боевые возможности развития Командование Армии научно-исследовательской лаборатории.
Исследовательский отдел армии, Трубецкой велкам Фонда премия, присуждаемая за научно-интерфейс, Арнольд и Мейбл Бекман Бекман Фонд молодой следователь премии и Университета Джона Хопкинса Уайтинг инженерная школа старт-ап фондов предусмотрено финансирование для этого исследования.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!