Тетработ — свой путь в робототехнике
Всем привет. Тетработ — название линейки разрабатываемых нами роботов и название нашего стартапа в сфере мехатроники и робототехники. Мы изобретаем и создаем роботов на новом принципе передвижения.
Общеизвестны колесные, гусеничные и шагающие движители. И множество роботов отлично на них передвигаются. Но мы решили совершить свою маленькую революцию и создать нечто новое в этой сфере – безободное колесо.
Для чего? Во-первых, быть первооткрывателем всегда захватывающе интересно. А во-вторых, полученный результат обещает быть не только любопытным, но и вполне практичным.
Итак, поехали. Мы разработали сразу две версии безободного колеса для робототехники. Первая версия безободного колеса больше подходит для создания на его основе робототехнических конструкторов и сервисных роботов:
На видео показан принцип действия первой версии безободного колеса:
Вторая версия больше подходит для промышленных роботов и на него уже получен патент:
На видео показана работа безободного колеса второй версии:
В чем же заключена основная идея представленных механизмов. Безободное колесо как следует из названия не имеет обода и опирается на усиленные спицы с опорными башмаками. В нашем колесе по три спицы, образующих треногу. Движитель отличает высокая проходимость и всего один двигатель на одну конечность, в качестве которой используется тренога. Но это стало возможным благодаря изобретенному механизму компенсации колебаний, возникающих при вращении треноги. Если вращать треногу без данного механизма, то колебания корпуса составили бы 50% от длины спиц треноги по вертикали и по горизонтали, что делает нормальное движение практически невозможным. Это все равно что, если бы человек при ходьбе колебался вверх-вниз и вперед-назад на полметра - помимо явного дискомфорта такой процесс передвижения был бы крайне затратным энергетически. Механизм компенсации сглаживает данные колебания как по вертикали, так и по горизонтали, что хорошо видно на этом рисунке:
При этом шагающая платформа, состоящая из таких движителей, легко перемещается по лестницам, завалам и другим препятствиям.
Робот, состоящий из 4-х таких движителей обладает повышенной устойчивостью, т.к. в любой момент времени при движении или в неподвижном состоянии он опирается как минимум четырьмя конечностями. А это значит, что можно использовать менее быстрые, но более сильные приводы. Те же электромоторы с повышающими силу редукторами или еще более мощные гидромоторы, развивающее усилие в десятки раз большее чем электромоторы. При этом вместо 12-и моторов как у робособак, для ходьбы нашему роботу хватает всего 4-х. Меньше моторов – значит больше энергии хватит для их работы и робот сможет дольше проработать без подзарядки. И нет необходимости тратить энергию в неподвижном состоянии.
Повышенная устойчивость дает еще один плюс – простоту управления. На радиоуправлении достаточно использовать 4-е джойстика – по одному на каждую лапу. А если робот сможет перемещаться автономно, то ему нужно будет тратить меньше энергии процессора на просчет каждого шага.
Дополнительным бонусом являются сами треноги, которые благодаря своей изогнутой форме можно использовать не только для перемещения, но и для захвата предметов и грузов.
У данной модели робота из создаваемого робототехнического конструктора всего 6 моторов и 6 абсолютных энкодеров. В качестве интеллектуального блока используется плата управления в связке со смартфоном, устанавливаемом на лицевой части робота.
Робот способен передвигаться по пересеченной местности, брать передними лапами небольшие грузы и переносить их на задних лапах, опираясь для устойчивости на свой хвост.
Групповая робототехника
Несложная, недорогая и энерго-эффективная конструкция шагающих роботизированных модулей открывает дополнительные возможности для их коллаборации. Синергетический эффект от совместной работы нескольких модулей достигается за счет создания разнообразных динамических роботизированных форм для повышения устойчивости, использования одной пары ног для захвата предмета, а другие для передвижения и т.д.. А также для осуществления сложных маневров, таких как перемещение по столбу, дереву или стене. И чем больше модулей заставить работать скоординировано, тем больше задач можно решить. Как в диалектике – количество переходит в качество. Для взаимодействия модулей мы разрабатываем специальное управляемое соединение модулей с 3-я степенями свободы – повороты влево/вправо, вверх/вниз и вращение по оси соединения. Само соединение может быть выполнено как в виде шарового соединения либо иного, в том числе с использованием гидроприводов для осуществления поворотов.
Ниже показано несколько концептов группового взаимодействия модулей Тетработ с возможными вариантами использования:
Помните прошлогоднюю историю с обледенением вантовых мостов на Дальнем востоке. Такой роботизированный комплекс легко бы справился с задачей очищения стальных тросов моста от наледи.
Как привести в движение такое импровизированное колесо? Задача имеет как минимум три решения без использования дополнительных приспособлений. Если догадались пишите в комментариях, обсудим.
Роботы смогут группироваться в различные динамические формы. Таких форм можно придумать множество для выполнения различных работ. Но автоматизированное управление объединенной группой роботов – сложнейшая задача, требуется создание электронной системы взаимного позиционирования и просчет работы каждого модуля и шарового соединения с учетом общей нагрузки и текущего положения всех модулей.
В чем цель проекта Тетработ
Наш стартап «Тетработ» нацелен на создание роботов на новом принципе передвижения, от робототехнического конструктора до больших промышленных роботов.
Мы считаем, что роботы на основе безободного колеса смогут найти свое место в современной робототехнике благодаря энерго-эффективности и множеству сфер применения.
Начиная с небольших робототехнических конструкторов, наш стартап сможет развить технологию, которая включает в себя не только механотронику, но и электронику и специализированное программное обеспечение для их управления.
Если вам интересен наш проект, вы можете поддержать его, сделав свой вклад в развитие отечественной робототехники.
Видео прототипа и подарки для спонсоров:
p.s. Надеемся что когда нибудь наши отечественные роботы будут успешно трудится не только на земле, но и исследовать территории других планет солнечной системы.