Нога лука

Чтобы узнать о скелетных заболеваниях, см. искривление ног .

Нога которая — это высокоэластичная роботизированная нога, разрабатывается для беговых роботов в Карнеги-Меллон Университета Институте робототехники . Ключевой технологией является волокном армированная композитная пружина (FRC), которая сгибается как лук и сохраняет упругую энергию.

История изогнутой ноги

Первоначально предполагалось, что ножные роботы будут обеспечивать более эффективное перемещение по пересеченной местности, куда не могут добраться обычные колесные или гусеничные транспортные средства. была опубликована публикация покадровых фотографий млекопитающих Исследования движения ног начались в 1878 году, когда в журнале Scientific American . Первый робот, способный по-настоящему «бегать», был создан в 1980 году. Эта область значительно расширилась, когда была создана Лаборатория ног в Университете Карнеги-Меллона, производящая множество бегущих роботов. Вскоре за этим последовало создание собственной лаборатории в Массачусетском технологическом институте.

Основные трудности, с которыми столкнулись эти роботы, заключались в балансе, срабатывании, требованиях к мощности и чувствительности к окружающей среде. Хотя над балансом активно работали многие исследователи, второй и третий часто обходят, предоставляя своего рода шлангокабель для подачи энергии и позволяющий использовать более крупные приводы. Зондирование окружающей среды остается серьезной проблемой, которая не решена достаточно эффективно, чтобы попытаться превзойти типичное поведение животных на пересеченной местности.

Недавно исследователи из Национальной лаборатории Сандиа при Министерстве энергетики разработали более совершенных прыгающих роботов, которые использовали поршневые системы для прыжков на высоту до 20 футов. Однако на данный момент эти роботы мало что могут сравниться с луковой ногой, поскольку они не бегают, а просто прыгают как можно выше.

Макияж изогнутой ноги

Нога лука состоит из изогнутой листовой рессоры (образующей «луковую» часть узла), ножки на конце пружины, поворотного бедра и струны, которая заставляет струну проходить фазы сжатия.

Название ноги происходит от сходства устройства с луком лучника в средневековой культуре.

Пружина втягивается в устройство, пока оно находится в воздухе, чтобы согнуть ногу и начать накапливать потенциальную энергию. При столкновении с землей тетива освобождается, позволяя луку вытянуться на всю длину и превратить накопленную энергию в движение машины. В бедре устройства нога свободно поворачивается, чтобы свести к минимуму момент, воздействующий на тело.

Целью создания изогнутой ноги является создание устройства, которое сможет обеспечить функциональность всей конструкции ноги, используя только одну пружину. Это позволяет наиболее эффективно использовать энергию и наименьшие потери энергии. Типичными потерями в системе с ногами являются отрицательная работа и размах ног. Отрицательная работа происходит, когда привод применяет силу, противоположную его движению, и случайно поглощает энергию из системы. Этого можно избежать с помощью конструкции, полностью исключающей артикуляцию. Потери в размахе ног происходят из-за необходимости ускорять ногу, чтобы соответствовать скорости земли, движущейся мимо нее, и они сводятся к минимуму за счет использования очень легкой ноги, которая не выдерживает большой инерции, с которой нужно бороться.

Сложности местности

Процесс планирования способности устройства передвигаться очень ограничен доступной информацией о местности. Во многих проводимых экспериментах с «луковой ногой» (включая упомянутые здесь) планировщик предполагает, что он уже знает как геометрию, так и коэффициент трения местности. На практике любой из этих жизненно важных факторов может быть неправильно измерен или угадан, что приводит к множеству проблем со способностью устройства пересекать местность. Однако со ступней когда-либо соприкасаются лишь небольшие участки местности, поэтому необходимые расчеты сведены к минимуму, а в определенных сценариях могут быть допущены ложные срабатывания. Проблемы фактически удваиваются, когда необходимо принять во внимание возможность наличия препятствий над устройством, а также тех, которые оно должно преодолеть внизу.