W ostatnich latach, wraz z szybkim rozwojem robotyki, czterokrotne roboty stopniowo stały się hotspotem badawczym. Nie tylko wykazują ogromny potencjał w dziedzinie wojskowej, ratunkowej, logistyki itp., Ale także promują postęp nauki i technologii w bionice, kontroli ruchu itp. Ostatnio jeden z najszybszych robotów na świecie przyciąga wiele uwagi-prędkość biegania przekroczyła 10 metrów na sekundę (około 36 kilometrów na godzinę), która nawet przekracza wiele zwierząt lądowych. Kluczem do tego przełomu jest struktura nóg z włókna węglowego zaprojektowana do naśladowania Jerboas.
W tym artykule szczegółowo zbadano zasady techniczne, projekt bioniczny, zastosowanie materiałów z włókna węglowego i przyszłe perspektywy tego czterokrotnego robota.
Czterokrotny robot to robot, który naśladuje ruch czworokątne. Jego inspiracja projektowa pochodzi głównie z natury ssaków, takich jak psy, koty, konie itp. W porównaniu z robotami kołowymi lub śledzonymi, czterokrotnie roboty mają silniejszą możliwość adaptacji terenu i mogą stale poruszać się w złożonych środowiskach, takich jak szorstkie góry, ruiny lub śnieg.
W ostatnich latach poczyniono znaczne postępy w dziedzinie czterokrotnych robotów. Na przykład robot punktowy Boston Dynamics został wykorzystany w inspekcjach przemysłowych, placach budowy i innych scenariuszach. Jednak pomimo doskonałej stabilności i zdolności adaptacyjnych czterokrotnie, ich prędkość ruchu zawsze była jednym z technicznych wąskich gardeł. Większość czterokrotnie robotów działa z prędkością zaledwie kilka metrów na sekundę, znacznie niższą niż zdolność do biegania wielu zwierząt lądowych.
Aby przełamać to ograniczenie, naukowcy zaczęli szukać inspiracji z natury, a szczury Kangaroo stały się ważnym przedmiotem bionicznym.
Jerboas to małe gryzonie mieszkające w pustynnych obszarach, znane z doskonałej zdolności skoku i szybkiego biegania. Struktura tylnej nogi Jerboas jest wyjątkowa, z następującymi cechami:
Długie i mocne cielęta:
Kości łydek Jerboas są smukłe i lekkie oraz mogą przechowywać i uwalniać dużą ilość elastycznej energii potencjalnej.
Wydajny system ścięgien:
Ścięgna jerboas mają wyjątkowo wysoką wydajność elastyczną, co może zmniejszyć utratę energii podczas skakania i biegania.
Szybka zdolność reakcji:
Układ nerwowy Jerboas może szybko dostosować napięcie mięśni i ścięgien, osiągając w ten sposób wydajne skoki i bieganie.
Te cechy umożliwiają szybkie poruszanie się na pustyni, unikanie drapieżników i znajdowanie jedzenia. Naśladując strukturę łydek Jerboas, naukowcy zaprojektowali nowy rodzaj cielęcia z włókna węglowego i zastosowali go do czterokrotnych robotów.
Włókno węglowe to lekki i wysokiej wytrzymałości materiał, który jest szeroko stosowany w lotnisku, produkcji samochodów i sprzęcie sportowym. W czternastkowych robotach projekt cielęcia z włókna węglowego ma następujące zalety:
Lekki:
Gęstość włókna węglowego jest znacznie niższa niż w przypadku materiałów metali, co może znacznie zmniejszyć masę robota, zwiększając w ten sposób prędkość ruchu.
Wysoka siła:
Wytrzymałość włókna węglowego jest wyższa niż w większości materiałów metali i może wytrzymać ogromny uderzenie generowane podczas pracy z dużą prędkością.
Wysoki moduł sprężysty:
Włókno węglowe ma dobre elastyczne właściwości i może przechowywać i uwalniać energię, takie jak ścięgna jerboas, poprawiając w ten sposób wydajność ruchu robota.
Największą atrakcją tego czterokrotnego robota jest to, że jego prędkość działająca przekracza 10 m/s, co jest znacznie szybsze niż istniejące czterokrotnie roboty, a nawet zbliżone do prędkości działającej geparda (około 30 m/s). Ten przełom wynika głównie z następujących technologii:
Połączenie projektowania bionicznego i materiałów z włókna węglowego:
Naśladując strukturę łydki Jerboa i łącząc lekkie i wysokiej wytrzymałości charakterystyki materiałów z włókna węglowego, robot może utrzymać stabilność i wydajność podczas pracy z dużą prędkością.
Efektywna konwersja energii:
Elastyczny mechanizm magazynowania energii cieląt z włókna węglowego może przekształcić energię kinetyczną robota w elastyczną energię potencjalną i uwolnić ją w następnym kroku, zmniejszając w ten sposób utratę energii.
Inteligentny system kontroli:
Robot jest wyposażony w zaawansowane algorytmy kontroli ruchu, które mogą dostosowywać kąty chodu i połączenia w czasie rzeczywistym, aby dostosować się do różnych wymagań dotyczących terenu i prędkości.
Najszybszy czterokrotny robot na świecie ma szerokie perspektywy aplikacji w wielu dziedzinach:
Ratowanie, poszukiwania i ratowanie:
Na miejscu klęski żywiołowej lub wypadku robot może szybko wejść w niebezpieczny obszar, aby wyszukać ocalałych lub przekazywać informacje.
Wojsko i bezpieczeństwo:
Robot może być używany do patroli granicznych, misji rozpoznawczych lub obsługi towarów niebezpiecznych.
Logistyka i transport:
W złożonym terenie robot może szybko transportować materiały, szczególnie w trudnych do dostępnych miejscach, takich jak obszary górzyste lub obszary katastrof.
Badania naukowe:
Robot można wykorzystać do badania mechanizmów ruchu zwierząt, wzornictwa bionicznego i algorytmów szybkiej kontroli ruchu.
