Posljednjih godina, s brzim razvojem robotike, četveronožni roboti postepeno su postali istraživačka žarišta. Nedavaju samo veliki potencijal u oblastima vojne, spašavanja, logistike itd., Ali i promoviraju napredak nauke i tehnologije u bionici, kontrolu kretanja itd., Jedan od najbržih četveronožnih robota, što je prešla širina - njegova brzina trčanja (oko 36 kilometara na sat), što čak prelazi radnoj sposobnosti mnogih kopnenih životinja. Ključ ovog proboja nalazi se u njenoj strukturi nogu od karbonskih vlakana dizajniranih za imitiranje Jerboasa.
Ovaj članak će u dubinski istražiti tehničke principe, bionski dizajn, primjena materijala od ugljičnih vlakana i budućih perspektiva ovog četverostrukog robota.
Četverostruki robot je robot koji oponaša kretanje četvoronova. Njegova inspiracija dizajna uglavnom dolazi od sisara u prirodi, poput pasa, mačaka, konja itd. U usporedbi s kotačima ili gusjenicama, četvoropunjeni roboti imaju jaču prilagodljivost terena i mogu se složiti u složenim okruženjima, kao što su neravni planini, ruševine ili snijeg.
Posljednjih godina postignut je značajan napredak u području četvoronožnih robota. Na primjer, Boston Dinamics 'Spot Robot je korišten u industrijskim inspekcijama, gradilištima i drugim scenarijima. Međutim, uprkos izvrsnoj stabilnosti i prilagodljivosti četvoronožnih robota, njihova brzina kretanja uvijek je bila jedna od tehničkih grla. Većina četverostrukih robota radi brzinom od samo nekoliko metara u sekundi, daleko niže od pokretanja sposobnosti mnogih kopnenih životinja.
Da bi se provalio kroz ovo ograničenje, istraživači su počeli tražiti inspiraciju iz prirode, a kenguru pacovi postali važan bionski objekt.
Jerboa su mali glodavci koji žive u pustinjskim površinama, poznatim po izvrsnoj skokoj sposobnosti i brzim trčanjem. Struktura zadnje noge Jerboas je vrlo posebna, sa sljedećim karakteristikama:
Duga i jaka telad:
Kosti teleta u Jerboasu su vitke i lagane, a mogu pohraniti i osloboditi veliku količinu elastične potencijalne energije.
Efikasan sistem tetive:
Tetive Jerboas imaju izuzetno visoku elastičnu efikasnost, što može smanjiti gubitak energije prilikom skakanja i pokretanja.
Brza sposobnost reakcije:
Nervni sistem Jerboa može brzo prilagoditi napetost mišića i tetiva, čime se postigne efikasno skakanje i trčanje.
Ove karakteristike omogućuju Jerboasu da se brzo kreću u pustinji, izbjegavajte predatore i pronađite hranu. Imitirajući teleturnu strukturu Jerboasa, istraživači su dizajnirali novu vrstu telećeg karbonskog vlakana i primijenili ga u četveronosne robote.
Ugljični vlakni su lagani i materijali visoke čvrstoće koji se široko koristi u zrakoplovstvu, automobilskoj industriji i sportskoj opremi. U četverokupnim robotima, dizajn Carbon Fiber Calf ima sljedeće prednosti:
Lagana:
Gustoća ugljičnog vlakana je mnogo niža od metalnih materijala, što može značajno smanjiti težinu robota, na taj način povećavajući njenu brzinu kretanja.
Visoka čvrstoća:
Snaga ugljičnog vlakana je veća od većine metalnih materijala i može izdržati ogroman utjecaj generiran prilikom rada pri brzoj brzini.
Visok elastični modul:
Karbonska vlakna ima dobre elastične svojstva i mogu pohraniti i oslobađati energiju poput tetiva Jerboas-a, poboljšavajući efikasnost pokreta robota.
Najveći vrhunac ovog četverostrukog robota je da njegova brzina trčanja prelazi 10 m / s, što je daleko brže od postojećih četveronožnih robota, pa čak i u blizini brzine pokretanja geparda (oko 30 m / s). Ovaj proboj je uglavnom zbog sljedećih tehnologija:
Kombinacija bionskog dizajna i karbonskih vlakana:
Imitirajući teleturnu strukturu Jerboa i kombinirajući lagane karakteristike materijala od ugljičnih vlakana i velike čvrstoće, robot može održavati stabilnost i efikasnost prilikom pokretanja brzine.
Efikasna konverzija energije:
Mehanizam za pohranu elastičnog energije Carbon Fiber Calf može pretvoriti kinetičku energiju robota u elastičnu potencijalnu energiju i pustiti ga u sljedećem koraku, na taj način smanjuju gubitak energije.
Inteligentni upravljački sistem:
Robot je opremljen naprednim algoritmima kontrole kretanja koji mogu prilagoditi hodnike i zajedničke uglove u stvarnom vremenu kako bi se prilagodili različitim potrebama terena i brzine.
Ovaj svjetski najbrži četverostruki robot ima široke perspektive aplikacije u mnogim poljima:
Spasila i pretraga i spašavanje:
Na mjestu prirodne katastrofe ili nesreće, robot može brzo ući u opasno područje za traženje preživjelih ili prenose informacije.
Vojna i sigurnost:
Robot se može koristiti za granične patrole, izviđačke misije ili rukovanje opasnom robom.
Logistika i prevoz:
U kompleksnom terenu, robot može brzo prevoziti materijale, posebno u teškim mjestima za pristup kao što su planinska područja ili područja katastrofe.
Naučno istraživanje:
Robot se može koristiti za proučavanje mehanizama pokretanja životinja, bionskog dizajna i algoritma visokog kontrolnog pokreta.
