رباتهای زانومحور خطا را ۹۹ درصد اصلاح کردند+فیلم
محققان دانشگاه هاروارد روش جدیدی برای طراحی مفصلهای رباتیک ابداع کردهاند که از زانو انسان الهام گرفته و میتواند کارایی رباتها را افزایش و قدرت گیرههای آنها را به طور چشمگیری تقویت کند.
به گزارش sciencealert، این رویکرد از مفصلهای تماس غلتشی استفاده میکند؛ جفتی از سطوح منحنی که روی یکدیگر میغلتند و میلغزند و با اتصالات انعطافپذیر به یکدیگر متصل شدهاند.
روش جدید طراحی شکل هر جزء مفصل را بر اساس نیروها و وظایفی که باید انجام دهد بهینه میکند. این امر باعث میشود که خود مفصل انرژی را بهطور کارآمد هدایت کند و نیاز به محرکهای بزرگ و سیستمهای کنترل پیچیده کاهش یابد.
کولتر دکر، دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی و علوم کاربردی (SEAS) و نویسنده اول مقاله توضیح داد: هر زمان که رباتی داشته باشید و بدانید چه کاری باید انجام دهد مثلا یک ربات راهرونده میتوانید بهترین نقاط برای اعمال نیرو را شناسایی کنید. اگر بتوانیم این تصمیمات را مستقیما در مکانیک ربات تعبیه کنیم رباتها کارآمدتر خواهند بود و میتوانند از محرکهای کوچکتر استفاده کنند زیرا انرژی دقیقا به جایی که نیاز است هدایت میشود.
رابرت جی وود نویسنده ارشد مقاله افزود: هدف ما این است که تا حد ممکن کنترل حرکتی را به مکانیک و مواد ربات واگذار کنیم تا سیستم کنترل بتواند روی اهداف سطح وظیفه تمرکز کند. روشهای کولتر دقیقا این کار را انجام میدهند و هم از نظر ریاضی و هم مکانیکی بسیار شیک هستند.
ایده این تحقیق از تلاش برای بهبود گیرههای رباتیک نرم شکل گرفت که باید بتوانند با ظرافت اطراف اشیا را بگیرند و همزمان نیروی زیادی اعمال کنند. با ترکیب اتصالات سخت و مفصلهای انعطافپذیر تیم تحقیقاتی مفصلهای تماس غلتشی را به عنوان روشی برای تقلید از استخوانها و غضروفهای اندامهای انسانی بررسی کرد.
آزمایشها نشان داد که مفصل شبیه زانو که با روش جدید بهینه شده ۹۹ درصد خطای ناهمراستایی را نسبت به مفصل استاندارد کاهش میدهد. همچنین یک گیره دو انگشتی رباتیک طراحیشده به همین روش میتواند سه برابر وزن بیشتری نسبت به گیرههای معمولی با همان ورودی محرک نگه دارد.
مفصلهای تماس غلتشی سنتی از سطوح دایرهای ساده استفاده میکنند اما روش تیم هاروارد میتواند شکلهای نامنظم طراحی کند که مسیرهای مشخصی را دنبال کرده و نسبتهای نیرو را در طول آن مسیرها ارائه دهند.
دکر توضیح داد: ما ریاضیات زیادی انجام دادیم تا مشخص کنیم اگر مسیر و نسبت انتقال نیروی خاصی را برای مفصل بخواهیم آیا میتوانیم سطوح و قرقرههایی پیدا کنیم که این خواص را داشته باشند؟ سپس میتوانیم این فرایند طراحی را برای بهینهسازی مفصلها برای وظایفی مانند راه رفتن، پریدن یا گرفتن اشیاء اعمال کنیم.
مفصلهای تماس غلتشی بهینهشده میتوانند در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند از جمله دستگاههای کمکی، اسکلتهای بیرونی، رباتهای انساننما و مطالعات بیومکانیکی حیوانات.
این طراحی امکان میدهد مفصلها برای حرکات خاص بهینه شوند و کارایی و عملکرد را به حداکثر برسانند. این رویکرد گامی به سوی رباتها و دستگاههایی است که حرکت طبیعیتر دارند و مشکلات پیچیده حرکتی را با مکانیک حل میکنند نه تنها با نرمافزار.
این مطالعه در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.
انتهای پیام/
