Anonim

ROCR robot memanjat dinding swingin

Robotika

Darren Quick

5 Agustus 2010

3 gambar

ROCR memiliki ekor yang berayun seperti pendulum jam kakek (Gambar: William Provancher, The University of Utah)

Insinyur telah menggunakan berbagai teknik untuk membuat robot yang dapat menskala dinding - “Pendaki” menggunakan segel bergulir, sementara robot mirip serangga dari SRI memiliki trek ulat dengan sifat elektro-perekat. Sementara robot seperti itu umumnya fokus pada kecepatan, mengikuti dinding dan memutuskan bagaimana dan kapan harus bergerak, pencipta robot kecil bernama ROCR mengatakan itu adalah robot memanjat dinding pertama yang fokus pada pendakian secara efisien. Dan ia melakukannya dengan menggunakan momentum ekor yang berayun seperti pendulum jam kakek.

The ROCR Oscillating Climbing Robot dikembangkan oleh William Provancher, asisten profesor teknik mesin di University of Utah. Ini kecil dan ringan - hanya 12, 2 inci lebar, 18-inci panjang dari atas ke bawah dan berat hanya 1, 2 pound - dan dirancang untuk mendaki secara efisien dengan bergerak seperti pemanjat tebing manusia atau kera yang berayun melalui pepohonan. Mimikri ini memungkinkan ROCR untuk mengacak dinding berkaki delapan kaki hanya dalam waktu 15 detik.

Robot pemanjat dinding lainnya dapat naik lebih cepat daripada ROCR, yang dapat memanjat pada 6, 2 inci per detik. Namun, tidak ada yang mampu mencapai efisiensi 20 persen dalam tes pendakian yang dikelola ROCR, "yang cukup mengesankan mengingat mesin mobil kira-kira 25 persen efisien, " kata Provancher. Provancher mendefinisikan robot itu ' Efisiensi sebagai rasio kerja yang dilakukan dalam tindakan naik ke energi listrik yang dikonsumsi oleh robot.

Membangun robot yang lebih efisien

ROCR adalah mandiri dan otonom, dengan mikrokomputer, sensor dan elektronika daya untuk melaksanakan gerakan ekor yang diinginkan untuk membuatnya naik. Motor yang menggerakkan ekor robot dan palang penstabil seperti gelagar yang melekat pada tubuh bagian atas robot. Tubuh bagian atas juga memiliki dua cakar kecil, baja, seperti kait untuk tenggelam ke dalam dinding berkarpet saat robot memanjat. Tanpa stabilizer, cakar ROCR cenderung menjauh dari dinding ketika memanjat dan jatuh.

Motor menggerakkan gigi di bagian atas ekor, menyebabkan ekor berayun maju-mundur, yang mendorong robot ke atas. Baterai berada di ujung ekor dan menyediakan massa yang diperlukan untuk mengayunkan robot ke atas. ROCR menggenggam dinding dengan satu tangan pada satu waktu dan mengayunkan ekornya. Ini menyebabkan pergeseran pusat gravitasi ROCR yang mengangkat tangan bebasnya, yang kemudian menggenggam dinding dan prosesnya berulang.

"Ini mengejar tujuan efisiensi dengan desain yang meniru sistem efisien baik di alam maupun buatan manusia, " kata Provancher. "Ini meniru owa yang berayun melalui pepohonan dan pendulum jam kakek, keduanya sangat efisien."

Provancher dan timnya memutuskan untuk fokus pada efisiensi panjat dinding karena, sekarang berbagai metode telah dicoba dan terbukti bagi robot untuk memanjat berbagai permukaan dinding, untuk robot seperti itu memiliki fleksibilitas dan kehidupan misi, "efisiensi naik ke puncak daftar hal yang menjadi fokus, ”katanya.

Memaksimalkan efisiensi

Sebelum menguji robot itu sendiri, Provancher dan rekannya menggunakan perangkat lunak komputer untuk mensimulasikan pendakian ROCR, menggunakan simulasi tersebut untuk mengevaluasi strategi pendakian yang paling efisien dan menyempurnakan fitur fisik robot.

Kemudian mereka melakukan eksperimen, memvariasikan seberapa cepat dan seberapa jauh ekor robot itu berayun, untuk menentukan bagaimana membuat robot memanjat paling efisien hingga sepotong kayu lapis setinggi 8 kaki yang ditutupi dengan karpet tidur siang pendek.

Robot dioperasikan paling cepat dan paling efisien ketika mendekati resonansi - dekat frekuensi alami robot - mirip dengan cara pendulum jam kakek berayun pada frekuensi alami. Dengan ekornya berayun lebih lambat, ia naik tetapi tidak secepat atau efisien.

Para peneliti menemukan itu mencapai efisiensi terbesar - 20 persen - ketika ekor berayun bolak-balik 120 derajat (atau 60 derajat ke setiap sisi lurus ke bawah), ketika ekor berayun bolak-balik 1, 125 kali per detik dan ketika cakar diberi jarak 4, 9 inci terpisah.

Ketika ekor berayun dua kali per detik, itu terlalu cepat dan ROCR melompat dari dinding - tetapi seperti pendaki yang berbondong-bondong itu melekat pada kabel pengaman dan tidak rusak.

Provancher mengatakan bahwa penelitian ini adalah yang pertama untuk menetapkan patokan untuk efisiensi robot pendakian terhadap model masa depan yang dapat dibandingkan. Dia mengatakan pekerjaan di masa depan akan mencakup peningkatan desain robot, mengintegrasikan mekanisme yang lebih kompleks untuk mencengkeram ke dinding berbagai macam, seperti batu bata dan batu pasir, dan menyelidiki cara yang lebih kompleks untuk mengendalikan robot - semua bertujuan untuk meningkatkan efisiensi.

"Efisiensi pendakian yang lebih tinggi akan memperpanjang masa pakai baterai robot mandiri dan memperluas berbagai tugas yang dapat dilakukan robot, " katanya. "Sementara robot ini akhirnya dapat digunakan untuk pemeriksaan, pemeliharaan dan pengawasan, mungkin potensi jangka pendek terbesar adalah sebagai alat pengajaran atau sebagai mainan yang sangat keren."

Penelitian Provancher tentang pengembangan ROCR Oscillating Climbing Robot diatur untuk publikasi online bulan ini oleh Transaksi pada Mekatronika, jurnal Institut Insinyur Listrik dan Elektronik dan American Society of Mechanical Engineers.

William Provancher melihat sebagai robot pendakian yang efisien ia dan rekannya mengembangkan skala dinding karpet (Gambar: Mark Fehlberg, The University of Utah)

ROCR ditampilkan dalam urutan foto ini ketika naik (Gambar: William Provancher, The University of Utah)

ROCR memiliki ekor yang berayun seperti pendulum jam kakek (Gambar: William Provancher, The University of Utah)

Direkomendasikan Pilihan Editor