Мысли вслух. А я иду шагаю по… Или зачем нужны шагающие роботы

В наземных мобильных роботах традиционно используются гусеничные и колесные системы передвижения, использование таких систем диктуется простотой реализации и преемственностью от наземных транспортных средств. В то же время, существует множество специализированных систем передвижения, среди которых особый интерес ученых и фантастов вызывают шагающие системы и основанные на них мобильные роботы.

Механические ноги (педипуляторы), обеспечивают передвижение мобильного робота и предоставляют возможность перешагивания препятствий, соответственно, использование шагающего робота целесообразно, когда препятствия непреодолимы для гусеничного и колесного робота, это могут быть предметы высотой больше чем высота шасси робота или болотистые местности, а применение шасси больших габаритов не приемлемо ввиду использования робота на пересеченной местности или в городской обстановке, а также высокой потребляемой мощности шасси.

Сколько ног нужно роботу? Количество ног влияет на устойчивость робота, соответственно применение роботов с количеством ног более одной пары(многоногая ходьба или многоногая локомоция) целесообразно при сложном рельефе местности. Использование одной пары ног (двуногая ходьба или бипедальность, бипедальная локомоция) целесообразно для передвижения в интерьере помещения и городской местности, т.к. такая среда адаптирована для человека с его прямохождением на двух ногах.

В каких целях применять шагающие роботы? Если обратиться, например, к научно-фантастическим фильмам, то, чаще всего, шагающие роботы изображены в виде боевых машин и может сложиться ошибочное мнение, что такая техника панацея на поле боя, но это не так.

В киновселенной “Звездные войны” или, например, в научно-фантастическом фильме “Аватар”, подобные машины используются в боевых действиях на открытой и пересеченной местности, что полностью демаскирует их из-за высокого профиля, и делает легкой целью для артиллерии и другого тяжелого вооружения. В противоположность предыдущему примеру, в первой части фильма “Робокоп” и фильме “Робот по имени Чаппи” показаны шагающие роботы, действующие в городской среде, но конструкция их педипуляторов не позволяет им перешагивать большие препятствия (для эффективного перешагивания конструкция педипуляторов должная быть аналогична строению человеческой ноги), а также маневренно перемещаться в обстановке города, что делает их легкой целью, несмотря на наличие тяжелой брони. Ситуация полностью аналогична с применением танков в черте города.

Рисунок 1 — Шагоход AT-AT из к/ф «Зведные войны»

Рисунок 2 — Экзоскелет AMP из к/ф «Аватар»

Рисунок 3 — Робот ED-209 из к/ф «Робокоп»

Рисунок 4 — Робот MOOSE из к/ф «Робот по имени Чаппи»

Рассмотрим, где целесообразно использовать шагающие роботы.

Роботы с бипедальной локомоцией:

• в виде андроидов, в сфере социального обслуживания, в потребительской робототехнике;
• в виде платформы с целевым оборудованием и манипуляторами, в чрезвычайных ситуациях, например, при разборе завалов, в строительстве, в обслуживании технических объектов (техники, агрегатов);
• в виде бронированной платформы с оружейной системой и манипуляторами для огневой поддержки наземных операций в городской обстановке, уничтожения инженерных заграждений, баррикад, при этом ориентировочная высота робота не должна превышать два средних человеческих роста, т.е. 350 см (данное значение получено интуитивно исходя из СНиП 2.09.04-87, где указано, что жилые здания должные иметь высоту потолков не менее 250 см, а административные не менее 300 см, естественно, данный вывод не претендует на однозначность), для эффективного укрытия в городском рельефе (т.е. как минимум за одноэтажным зданием) и достаточных размерах для размещения полезной нагрузки.

Роботы с многоногой локомоцией:

• в виде платформы с грузовым отсеком, для экспедиций по пересеченной, болотистой и горной местности, при этом, желательна конструкция платформы со множеством сочленений по принципу строения туловища гусеницы, для лучшей огибаемости препятствий.

Заключение. В настоящее время шагающие системы используются только в экспериментальных образцах робототехники и исследовательских платформах, и широкого применения не нашли, т.к. не решены вопросы балансирования и эффективного энергообеспечения приводов педипуляторов. Но определенность в использовании подобных мобильных роботов необходима уже сейчас для разработки концепций практических значимых образцов.

ссылка на оригинал статьи https://geektimes.ru/post/271726/