Разработаны новые «лапки» для робопсов, увеличивающие их эффективность и дальность пробежки

Специалисты Сеульского национального университета науки и технологий разработали пористые стопы для четвероногих роботов, которые способны накапливать энергию от удара о землю и возвращать её при следующем шаге. Обычные пружины и амортизаторы не подошли для медленного движения робопсов-инспекторов, требующих иного механизма рекуперации энергии.

Новые стопы имеют полусферическую форму и выполнены из эластичного полимера, основанного на концепции трижды периодической минимальной поверхности (TPMS). Эта структура представляет собой трёхмерную решётку с повторяющимися порами и перегородками, обеспечивающую легкость, управляемую жесткость и способность к поглощению и высвобождению механической энергии.

В рамках исследования были испытаны три конструкции стоп — простая, гироидная и ромбовидная. Ромбовидная решётка с относительной плотностью 60 % продемонстрировала лучшие результаты, так как она значительно деформировалась, накапливала много энергии и теряла её минимальное количество из-за внутреннего трения.

Однако одних упругих лапок оказалось недостаточно, так как неправильная походка могла привести к рассеиванию накопленной энергии или раскачиванию корпуса робота. Для решения этой проблемы инженеры обучили контроллер с помощью глубокого обучения, включив в модель деформацию и восстановление TPMS-структуры, что позволило оптимизировать движение робота в зависимости от накопленной энергии.

В ходе тестирования на роботе RBQ-10 новые стопы были сопоставлены с обычными полусферическими опорами. Результаты показали, что робот сохранял устойчивость на всех скоростях, при этом уменьшив потребление энергии от аккумулятора на 1,4–6,2 % при скорости от 0,4 до 1 м/с. Данная разработка предназначена для применения в инспекциях, грузоперевозках и спасательных операциях, где важно продлить время автономной работы.