20 bacaklı robot arazide zahmetsizce hareket eder

Duke Üniversitesi Genel Robot Laboratuvarı'ndaki bilim insanları, robotlar için oldukça alışılmadık bir hareket konsepti geliştirdiler ve 20 teleskopik bacaklı bir robot yaptılar. Bu, robotun sorunsuz hareket etmesini sağlar. Ayrıca hareket yönünü anında değiştirebilir, yükleri taşıyabilir ve neredeyse her türlü arazi oluşumunda ustalaşabilir.

Araştırmacılar, en iyi şekilde hareket edebilen bir robot elde etmek için 1.500'den fazla robot konfigürasyonunu simüle ederek robotun tasarımını belirlediler. Görünüm bir rol oynamamalıdır. Science Robotics dergisinde yayınlanan “Ekstrem Dinamik Simetri, Çok Yönlü ve Çok Fonksiyonlu Robotları Etkinleştiriyor” çalışmasına göre sonuç, önü veya arkası olmayan bir robottur.

Argus adı verilen robot küresel bir yapıya sahip. Toplam 20 modüler teleskopik ayak, oniki yüzlü şeklindeki merkezi bir gövdeden yayılır. Vücudun bacakların çıktığı on iki beşgen yüzeyi vardır. Her bacağın ucuna, robotun çevresini algıladığı bir derinlik kamerası takılıyor. Merkezi gövde olarak tekdüze bir dodekahedronun kullanılmasıyla, 20 bacak bunun etrafında eşit şekilde düzenlenmiştir. Bu, kameraların her zaman her yönde optimum görünürlük sağlamasını sağlar.

Robotu yürümek yerine yuvarlanarak ilgili yöne itmek için tek tek bacaklar istenen yöne bağlı olarak uzatılır ve geri çekilir. Bu, robotun simetrisi nedeniyle kum ve ıslak yüzeylerde bile nispeten hassas hareket ettiği anlamına gelir. Duvarların arasına dikey olarak tırmanabilir ve 4,5 kg'a kadar yükleri taşıyabilir veya itebilir. Kendi kendini stabilize ediyor. Ayrıca robot yaklaşık 13 cm yüksekliğe kadar engelleri aşabiliyor.

Duke Üniversitesi Genel Robotik Laboratuvarı'nda ortak yazar ve yüksek lisans öğrencisi olan Jiaxun Liu, “Argus'un hareketini izlemek, daha önce birlikte çalıştığımız diğer robotlara benzemiyor” diyor. “Ağaçlar ve engebeli araziler arasında gezindiğini ilk gördüğümüzde – şiddetli çarpışmalardan sonra bile – hemen anladık: Bu tamamen yeni bir şeydi.”

Dinamik izotropi

Araştırmacılar, Argus'un kütle merkezini her yönde ne kadar düzgün bir şekilde hızlandırabildiğini belirlemek istedi. Bunu yapmak için “dinamik izotropi” adını verdikleri matematiksel olarak türetilmiş bir tasarım ilkesi geliştirdiler. Dinamik izotropi 0 ile 1 arasında bir değer alabilir. 1 değeri, optimal ivme ile teorik maksimumu temsil eder. Modern robotlar (ister iki ister dört ayaklı olsun) 0,6'dan daha düşük bir değere ulaşır.

Ancak hareket testlerinde Argus, zaten optimuma yakın olan maksimum 0,91 değerini elde etti. Bu, robotikle ilgili hemen hemen tüm hareket kriterlerinde robotun performansının yüksek olduğu anlamına gelir. Bunlar arasında hassas yörünge takibi, sağlamlık, enerji verimliliği, hasara karşı direnç ve zorlu arazi oluşumlarıyla başa çıkma yeteneği yer alıyor. Bilim adamları robotun simetrisinin performansı açısından çok önemli olduğunu düşünüyor.

“Bir robot herhangi bir yönde eşit derecede iyi hızlanabiliyorsa, artık dünyaya belirli bir şekilde bakmaya bağlı değildir. Ön ve arka birbirinin yerine kullanılabilir hale gelir. Sol ve sağ birbirinin yerine geçebilir hale gelir. Robot kontrolüyle ilgili tüm sorun, onun karakterini değiştirir.”

Araştırmacılar tarafından geliştirilen dinamik izotropi ilkesi prensipte tüm robotlara uygulanabilir ve bu da onları tek tip bir sisteme göre değerlendirilebilir hale getirir. Belirli bir şekle özel olarak bağlı olmayan robotlar, simülasyonlarda geliştirilebilir ve dinamik izotropiye dayalı olarak değerlendirilebilir ve buna göre inşa edilebilir veya atılabilir.

(olb)