Tudomány I – Mint a villám!

Modern korunk egyre gyorsabb fejlődésében manapság igen nagy szerepet kapnak az olyan tudományágak, amelyek a precizitásra és az aprólékos munkákra épülnek. Egyik ilyen igen gyorsan fejlődő és egyre növekvő népszerűségnek örvendő ág a robotika. De hogyan találkozik a robotika a csótányokkal? Egy korábbi cikkünkben már olvashattátok, hogy egyes csótányok igazi futóbajnokok. Futómozgásuk mechanikáját tudósok csoportjai már évek óta próbálják rekonstruálni különböző robotokkal. A kaliforniai Berkeley Egyetemen sikerült lemodellezniük járásmódjukat és megalkották az eddigi lábakon leggyorsabban futó robotot.

X2-VelociRoACH

Az X2-VelociRoACH névre keresztelt robot csótány mindösszesen 54 grammot nyom, 10,4 cm hosszú és 17,6 km/órás sebességgel képes futni. Ez gyakorlatilag felér egy Periplaneta americana sebességével, ami testhosszának 50x-esét képes lefutni másodpercenként, míg az X2-VelociRoACH saját hosszának 47x-esét teszi meg ugyanannyi idő alatt.

Megalkotása során csak és kifejezetten arra összpontosítottak, hogy minél nagyobb végsebességet tudjanak kihozni az építményből. Ehhez megvizsgálták más lábakon futó élőlények járását futás közben. Kétféle módszert különítettek el. Az egyik során a lépések számának (stride frequency) növelésével, a másik során viszont a lépések hosszának (stride lenght) növelésével érnek el az állatok nagyobb sebességet. A legtöbb élőlénynek, többek között a csótányoknak is van egy bizonyos maximum lépésszám határértéke, amin felül már nem tud többet teljesíteni, így kényszeredetten a lépések hosszát növelik meg. Az egyetem által épített robot viszont nem így működik, ugyanis lábai fixen vannak rögzítve a motorokhoz, így menet közben nem tudja változtatni a lépések hosszát, csak az adott távolságon belül megtett lépések számát. Erre alapozva tehát csak egyetlen módja volt annak, hogy elérhessék a több, mint 17 km/órás sebességet – maximumra pörgették a lépésszám frekvenciát és elindították lesz ami lesz alapon.

Az X2-VelociRoACH maximális lépésszáma 45/másodperc (45 Hz). Ezt a felső határt csak azért nem tudták átlépni, mert a robot gyakorlatilag szétesett menet közben. Sok építőelem anyaga nem bírta a tempót, így kicserélték könnyebb és erősebb szén-, és üvegszálas anyagokra, bizonyos részeken pedig a 3D nyomtatás során használt műanyagot használták. Miután kicserélték a lehető legjobb strapabírású anyagokra az elemeket, már csak az összeillesztéseknél adódtak problémák, ahol továbbra is szétesett a robot a magas frekvenciaszámú futás során. Ha a jövőben sikerül megoldani az összeillesztéseknél való szétesést és még erősebb anyagokat találnak a mostaniak helyettesítésére, ijesztő mértékeket ölthet az X2-VelociRoACH sebessége.

Robotunk egy korábbi, lassabb verzióját kombinálták egy repülni képes másik robottal, így egy egymást kisegítő párost hoztak létre. A repülő robotnak (H2Bird) a felszálláshoz szüksége van az 1.3 m/másodperces sebesség elérésére és egy 35-40 fokos dőlési szögben álló kilövőállásra. Ezt a VelociRoACH hátára szerelt állványon biztosítani is tudják. Csótányunk felgyorsul, a H2Bird elkezd csapkodni a szárnyaival, majd a kellő sebesség elérése után távirányítással lecsatolják az emelvényről és elrepül a madarunk. A szárnycsapkodás során stabilizálja a VelociRoACH mozgását, így kisebb eséllyel fordul elő baleset és kevesebb energiát használnak fel a mozgáshoz is. A két robot munkájáról bővebben olvashattok a forrásoknál.


Forrás:
http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/icra-2015-x2velociroach-smashes-speed-record-for-tiny-legged-robots
http://diydrones.com/profiles/blog/show?id=705844%3ABlogPost%3A2005151&commentId=705844%3AComment%3A2005189&xg_source=activity