Observe um robô de uma perna só pular enquanto os pesquisadores tentam derrubá-lo

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Um robô de uma perna que pode ficar em pé, pular e manter o equilíbrio em superfícies inclinadas ou instáveis ​​pode oferecer uma rota mais barata para bots bípedes e exoesqueletos com auto-equilíbrio. Pesquisadores do Toyota Technological Institute (TTI) em Nagoya, no Japão, construíram seu robô, apelidado de TTI Hopper, usando motores e engrenagens simples por menos de US $ 1000, e criaram um algoritmo que compensa os recursos limitados desses componentes.

“Na robótica, às vezes usamos a hidráulica, porque ela pode ser acionada rapidamente”, diz Barkan Uğurlu, que agora está na Universidade de Özyeğin em Istambul, Turquia. “Ou atuadores elétricos que têm um arranjo especial de mola ou um medidor de tensão para medir as forças internas. Em vez disso, usamos motores DC com engrenagens. Medimos apenas o ângulo da junta e usamos apenas um sensor de força de custo muito baixo no pé. ”

O algoritmo faz as juntas cederem quando os choques precisam ser absorvidos e os enrijece quando o robô tem que se endireitar ou empurrar durante a execução, permitindo que ele fique em pé mesmo em circunstâncias desafiadoras, como uma superfície inclinada que de repente vai para horizontal.

A “capacidade de adaptação ao terreno” resultante não é nova, diz Uğurlu, mas ele e seus colegas conseguiram provar matematicamente que seu algoritmo garantiu a estabilidade do robô, dada a inclinação e o movimento da superfície durante seus experimentos. Eles fizeram isso calculando as forças verticais e horizontais dos motores e da gravidade que o algoritmo geraria na perna. Por exemplo, eles descobriram que o robô deve permanecer estável até uma inclinação de 9 graus.

“Se você deixar a perna muito fraca, por exemplo, ela começa a vibrar, mesmo que não haja perturbação”, diz Uğurlu. “Sabemos desde o início quais são as configurações de segurança.”

Uğurlu agora está trabalhando no uso do algoritmo em um exoesqueleto bípede para pessoas que perderam o uso das pernas. “Os exoesqueletos comercialmente disponíveis não têm capacidade de auto-equilíbrio”, diz ele. “Eles movimentam as pernas, mas para se equilibrar o paciente precisa acoplar a parte superior do corpo, com muletas. Minha ideia é usar a capacidade de adaptação ao terreno para me livrar das muletas. ”

Referência do jornal: Robôs Autônomos, DOI: 10.1007 / s10514-021-10010-z

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