Свяжитесь с нами
 

Боевые роботы Экзоскелет для робота таракана – жёсткий и мягкий

24 февраля 2016 | Автор: oleg | Просмотров: 1699
В робототехнике есть интересное направление: создание роботов-насекомых. Уже существуют миниатюрные роботы, быстро бегающие на ножках, и похожие, например, на таракана. Отличительная черта этих роботов: все они имеют твёрдый панцирь (внешнюю оболочку, которую в терминах робототехники можно назвать «экзоскелетом»). Когда робот-таракан с твёрдым экзоскелетом просто бегает по плоской горизонтальной поверхности – он прекрасно справляется с этой задачей. Если ему нужно пролезть через щель, ширина которой больше толщины робота – тоже нет проблем. А, если ширина щели оказывается меньшей, чем толщина робота-таракана, то такая задача становится для робота невыполнимой. Однако, живые тараканы прекрасно протискиваются сквозь щели, ширина которых меньше, чем толщина таракана. Как быть ?
Воспользуемся Таблицей применения приёмов разрешения технических противоречий, используемой в ТРИЗ – Теории решения изобретательских задач.
Функция внешнего экзоскелета защищать «внутренности» робота-таракана от воздействий окружающей среды, в частности, от механических воздействий. Значит, экзоскелет должен быть твёрдым и прочным. Выбираем в колонке «Что нужно изменить по условиям задачи» строку № 14 «Прочность» (которую нужно повысить). Но при этом ухудшается адаптация, универсальность робота-таракана (столбец № 35 таблицы): он не может протиснуться в щель, которая уже, чем высота робота. На пересечении строки № 14 и столбца № 35 находим клетку, в которой видим цифры 15,3,32. Это – порядковые номера Типовых приёмов устранения технического противоречия. Открываем список, читаем, что рекомендует приём № 15 (Принцип динамичности).
Экзоскелет для робота таракана – жёсткий и мягкий

а) Характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы.
б) Разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга.
Пункт a) наводит на мысль, что высота (характеристика) робота-таракана должна меняться: быть большой, пока таракан бегает по поверхности, и быть маленькой, когда таракан протискивается сквозь щель (а это – уже физическое противоречие).
Пункт б) рекомендует разделить объект (экзоскелет) на части, способные перемещаться друг относительно друга.
Если посмотреть на живого таракана, то можно увидеть, что его панцирь (экзоскелет) состоит из довольно жёстких сегментов, способных перемещаться друг относительно друга. Это особенно заметно, когда таракан дышит.
Таким образом, у нас есть концепция технического решения - разделить экзоскелет робота-таракана на части, способные перемещаться друг относительно друга. А техническое решение на уровне работающей конструкции предложили американские робототехники.

Конструкция оказалась довольно сложной. Но из рисунка видно, что сегменты экзоскелета подвижны, благодаря чему робот-таракан может становиться плоским, уменьшая свою высоту, когда ему нужно протиснуться сквозь узкую щель.
Вот что рассказывают о роботе-таракане его разработчики.
Разработчики робота-таракана считают, что тараканы – «идеальное сочетание твёрдого снаружи и мягкого внутри». Их «экзоскелеты» (панцири) гибки и разделены на сегменты, что позволяет тараканам сплющиваться, чтобы протискиваться через узкие щели. Из-за этой особенности, тараканы с лёгкостью путешествуют из квартиры в квартиру, как бы это нам не нравилось. Даже, если на таракана положить вес, в 300 раз превышающую вес его тела, насекомое не испытывает никаких проблем и продолжает бежать дальше в сплюснутом состоянии. В обычном состоянии высота таракана примерно пол дюйма. Но когда ему очень нужно, таракан может протиснуться сквозь щель шириной в одну десятую дюйма.
Самое интересное не состоит в том, что можно сильно сплюснуть таракана без вреда для его здоровья. «Фишка» в том, что тараканы могут двигаться в сплюснутом состоянии. Почти плоский таракан не может использовать ноги как обычно. Поэтому, его ноги вывихиваются в стороны. И таракан для движения использует свои большие берцовые кости, совершая ими своеобразные плавающие движения. И это не сильно замедляет скорость его бега. В обычном состоянии скорость бега таракана достигает 60 см/с, а при протискивании сквозь 4-миллиметровую щель - 15 см/с.
Экзоскелет для робота таракана – жёсткий и мягкий

Наверное, это прекрасная мысль создать робота который может про ползать через узкие щели и трещины. Конструкторы робота разработали гибкий сегментированный экзоскелет для базовой конструкции робота-таракана, чтобы робот стал ещё больше похожим на таракана. Робот CRAM – «сплющивающийся робот со складывающимися механизмами», который может проникать в такие узкие места, которые недоступны другим роботам. Длина робота 18 см, высота в обычном состоянии 75 мм, а в сплющенном - 35 мм. Масса робота всего лишь 46 г. Робот выдерживает тяжесть груза в 1 кг – в 20 раз больше массы его тела. У робота нет внутреннего каркаса («позвоночника»). Его функцию выполняет прикрепленной сверху «экзоскелет» из подвижных довольно прочных сегментов. Когда робот находится в сжатом состоянии, сегменты экзоскелета уплощаются и раздвигаются, заставляя ноги робота поворачиваться на 90 градусов. Так же, как это происходит у живого таракана.

Скорость бега робота в обычном состоянии достигает 27 см/с (1.5 длины тела в секунду). А в полностью сплющенном состоянии робот передвигается со скоростью 14 см/с. Это дает роботу беспрецедентную адаптацию, особенно в (потенциальных) его применениях в помощи при бедствиях и даже для разведки.
Конечно, чтобы робот-таракан мог приносить пользу, его нужно оборудовать хотя бы видеокамерой. И это – следующий шаг. Разработчики также планируют сделать робота таракана меньшего размера, более быстрого и еще более сжимаемого. Разработчики придумали ещё одно довольно экзотическое применение сжимаемого робота-таракана. По их мнению, он может обследовать желудочно-кишечный тракт... Вопрос только в том, согласится ли пациент глотать робота-таракана…

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *