Sztywne wytyczne

Systemy robotyczne inspirowane naturą mogą pomóc w skutecznym rozwiązywaniu szerokiego zakresu problemów - od poruszania się w złożonych środowiskach po płynne wykonywanie misji w zespole. W ostatnich latach robotycy stworzyli ogromną liczbę systemów bionicznych, w tym naśladujące węże.

Roboty przypominające te zwierzęta posiadają zalety w porównaniu do innych systemów o bardziej konwencjonalnej budowie. Dzięki elastycznemu korpusowi i ruchom ślizgowym mogą dotrzeć do małych i zamkniętych obszarów, do których trudno uzyskać dostęp.

Pomimo swojego potencjału, roboty tego typu nie zostały dotychczas pomyślnie wdrożone na dużą skalę. Wynika to częściowo z trudności napotkanych podczas prób skutecznego modulowania sztywności, co umożliwiłoby wykonywanie pożądanych ruchów i osiąganie pozycji docelowych z dużą precyzją.

Naukowcy z Uniwersytetu w Lancaster, Instytutu Technologii w Pekinie i Politechniki Północnochińskiej postanowili niedawno opracować nową strategię projektowania, która mogłaby pomóc w lepszym regulowaniu sztywności robotów segmentowych. Proponowaną przez nich metodę, opisaną w czasopiśmie Bioinspiration & Biomimetics, zastosowano do opracowania przypominającego węża ramienia robota o 20 stopniach swobody.

Struktura opracowana przez zespół badawczy może poprawić dokładność pozycjonowania wężopodobnych robotów poruszających się w ograniczonych przestrzeniach, zarówno nad, jak i pod ziemią. Konstrukcji tej towarzyszy nowo opracowana, kompleksowa strategia regulacji sztywności robota, a także model kinetostatyczny przeznaczony do szacowania błędów.

Aby zwiększyć dokładność symulacji, w modelach zostały uwzględnione tarcie wewnętrzne, zmiany sztywności linki w funkcji naprężenia oraz ich wpływ na sztywność strukturalną ramienia węża w różnych konfiguracjach. Zaproponowane modele zostały sprawdzone eksperymentalnie na fizycznym prototypie i systemie sterowania. Prototyp został oceniony w serii wstępnych testów.

Wyniki tego badania mogą w przyszłości pomóc w opracowaniu bardziej wydajnych systemów robotycznych inspirowanych wężami, które można modulować z większą precyzją, a tym samym lepiej realizować misje w złożonych i bardzo zamkniętych środowiskach.

(rr)