«Как и следовало ожидать от самого быстрого наземного животного в мире, гепард очень эффективно использует свою энергию», — объясняет Фолкертсма. «Я хотел создать робота, который работает таким же образом, с целью применения этих знаний при разработке новых роботов. Роботы неизбежно будут играть все более важную роль в нашей повседневной жизни, и поэтому мы должны гарантировать, что они могут двигаться Например, мой робот-пылесос не может подниматься по лестнице или даже преодолевать пороги.
Поэтому нам необходимо разработать роботов, которые могут ходить, а когда дело доходит до эффективного передвижения, мы можем многому научиться у гепарда. "В то время как шагающие роботы, как правило, большие и тяжелые, делают громоздкие шаги, требующие много энергии, гепард бежит быстро и плавно. «Применяя знания о движениях гепарда, вы можете разработать роботов, которые будут ходить более элегантно и, прежде всего, эффективно», — продолжает Фолкертсма. Его исследования предоставляют ценные знания, которые можно использовать для оптимизации роботов будущего, разработанных для поддержки нас в таких областях, как здравоохранение или ведение домашнего хозяйства.
Знания, полученные в ходе проекта, также могут быть использованы в реабилитационных роботах или передовых протезах, оснащенных робототехникой.Фолкертсма изучила обширные видеозаписи гепардов и использовала программное обеспечение для анализа их перемещений. Костяк играет решающую роль в выработке энергии, которую производит эта большая кошка.
Сгибание и выпрямление позвоночника позволяет гепарду эффективно двигаться, исключительно быстро бегать и совершать огромные прыжки. «Таким образом, основное различие между существующими шагающими роботами и моим роботом-гепардом — это позвоночник», — говорит Фолкертсма. «Хитрость заключалась в том, чтобы имитировать это без излишнего усложнения: вместо позвонков и межпозвоночных дисков мы работали с умно установленной пружиной, которая дает примерно такой же эффект. Гепарды также способны накапливать много энергии в своих мышцах для дальнейшего использования. Это тоже то, чему мы подражали, вставляя тщательно подобранные пружины в ноги нашего робота ".«Моего робота можно рассматривать как смоделированный скелет с мускулами и суставами.
Не все элементы находятся там, где они есть у животного, но позвоночник, плечи и бедра занимают одинаковое положение. Настоящий гепард не только бегает, но и также лазит по деревьям, например.
Это не то, что нашему роботу нужно копировать. В конце концов, цель заключалась не в том, чтобы воссоздать гепарда, а в том, чтобы пожинать плоды его эффективного бега. В качестве иллюстрации, у робота нет нормальная ножка, но более легкий механизм с пружинами, который оказался более эффективным ».Прототип, разработанный Фолкертсмой, весит 2,5 кг и имеет длину 30 см: в двадцать раз легче настоящего гепарда и в четыре раза меньше.
Учитывая разницу в весе, робот двигается, используя всего на пятнадцать процентов больше энергии, чем настоящий гепард. В настоящее время робот может развивать скорость около одного километра в час. «Это довольно большой темп для такого маленького робота», — замечает Фолкертсма. «Требуются дополнительные исследования, чтобы он мог работать так же быстро, как настоящий гепард, условно говоря. Это потребовало бы увеличения скорости около двадцати километров в час.
Студент магистра в настоящее время работает над недавно разработанной роботизированной ногой и первой тесты, посвященные одной ноге, уже многообещающие. С четырьмя ногами этого типа робот сможет работать намного быстрее; я думаю, это поможет нам добиться реальных успехов ».Герт Фолкертсма защитит кандидатскую диссертацию на тему «Энергетическая и биомиметическая робототехника» в зале профессора Г. Беркхоффа в здании Waaier на территории университетского городка Твенте в 16.45 21 апреля.
Он проводил докторские исследования на кафедре робототехники и мехатроники (RAM) под руководством профессора Стефано Страмиджиоли.Видео: https://vimeo.com/214010010