Исследовательская группа из Мичиганского университета разработала робота SKOOTR, который передвигается на трех ногах, сочетая ходьбу и скольжение. Робот может двигаться в любом направлении и даже преодолевать препятствия.
Идея SKOOTR (SKating, Omni-Oriented, Tripedal Robot) принадлежит доценту Таlie Муур из лаборатории EMBiR (Эволюция и движение в биологии и робототехнике) при Мичиганском университете.
"Меня вдохновило мое кресло на колесах, на котором я каталась между группами студентов, - рассказывает Муур. - Оно легко вращалось в любом направлении, а мои ноги позволяли выполнять различные маневры, сохраняя при этом устойчивость. Эта многонаправленная маневренность напоминает мне о том, как морские звезды меняют направление во время плавания".
Один из ее студентов, Адам Хан, при поддержке Чаллена Эннинфула Аду и самой Муур, взялся разработать робота с аналогичными возможностями. Хотя трехопорные роботы могут резко поворачиваться, поднятие одной из конечностей для движения может привести к "неэффективному и динамически неустойчивому перемещению". Чтобы обойти этот недостаток, Хан добавил в конструкцию свободно вращающуюся сферу.
Как это работает?
SKOOTR имеет центральную конструкцию, которая служит центром управления. Внутри нее находятся плата Arduino Uno, блок измерения инерции и литий-полимерный аккумулятор. Также имеется подвесная клетка со сферическими подшипниками, которая соприкасается со сферой в четырех точках.
Каждая из ног, прикрепленных к этой ступице, имеет два шарнирных соединения, приводимые в действие стандартными сервоприводами. На конце каждой ноги расположен "гибридный исполнительный элемент", где небольшой сервопривод выдвигает сферический подшипник для качения или убирает его, чтобы резиновая накладка соприкасалась с полом, позволяя толкать или тянуть робота.
Большая центральная сфера обеспечивает роботу дополнительную точку опоры во время движения, улучшая его устойчивость. Кроме того, с помощью этого механизма робот может поднимать сферу над полом, позволяя ногам перешагивать через препятствия, такие как ступеньки или беспорядок, прежде чем снова опустить ее и продолжить движение.
"Благодаря сочетанию центральной сферы и нескольких ног, SKOOTR невероятно устойчив, - говорит Муур. - Мы провели множество экспериментов, и робота практически невозможно перевернуть во время работы. Он также способен на гораздо большее, чем можно подумать, просто глядя на его 'скользящую' походку. Поднимая сферу ногами, SKOOTR может преодолевать препятствия, которые были бы сложны для других колесных роботов. SKOOTR даже может подниматься по лестнице".
Инструкции по сборке, файлы САПР и код являются открытыми. Многие детали робота можно напечатать на 3D-принтере из филамента PLA, а готовые компоненты приобрести онлайн. Оценочная стоимость проекта составляет около $500.
Команда EMBiR видит потенциальные области применения SKOOTR в картографировании и исследовании сложных помещений, а также в доставке полезной нагрузки и в качестве относительно недорогого образовательного инструмента. Следующим шагом станет добавление датчиков для автономной локализации, планирования движения и построения карт.
