Рендеринг изображения сплиттера с использованием механизма привязки для изучения поверхности планеты. Кредит: Юсуке Танака, Альзин Чжу и Деннис Хонг.
Недавние технологические достижения открыли новые возможности для разработки роботизированных систем, включая космический корабль для исследования других планет. Эти новые системы могут в конечном итоге способствовать нашему пониманию нашей галактики и уникальных характеристик многих небесных объектов, которые он содержит.
Исследователи в ОтправлятьЛаборатория робототехники и механизмов в Калифорнийском университете в Лос -Анджелесе (UCLA) спроектировала Сплиттер (Космический и планетарный лимбедский интеллектуальный робот технологии технологии), многопрофильная система для разведки планеты, состоящая из двух квадрупедальных роботов суб-10 кг, соединенных привязкой.
Их предлагаемая система, представленная на аэрокосмической конференции IEEE (Aeroconf) 2025, может прыгать на поверхности Луны или астероидов, а также собирать данные из его окружения. Работа также опубликовано на arxiv Сервер препринта.
«Вдохновение для этого исследования проистекает из проблем локомоции и контроля отношения (контроль 3D-ориентации) в условиях низкой гравитации, таких как луна или астероиды»,-сказал Tech Xplore Юсуке Танака, первый автор статьи.
«Традиционные роверы большие, тяжелые и медленные, ограничивая область и эффективность планетарных исследований.
«Аэрофотосипные растворы, такие как дроны, могут наблюдать за большими площадью поверхности, чем роверс . «
Исследовательская группа в Romela ранее представила робота для скалолазания, которого они назвали Scaler (повышенный копание, поднимающийся на альпинистские ногинги, который был разработан для разведки планеты.
Однако, когда они проверили этого робота, они обнаружили, что он двигался медленно, как при ходьбе, так и при подъеме поверхностей. Таким образом, они намеревались исследовать методы для повышения его эффективности, не изменяя ее общую структуру.
«Основная цель этой статьи состояла в том, чтобы продемонстрировать управление отношением через инерционное морфинг путем регулировки инерции с изменениями конфигураций конечностей и длины привязки, что делает робот сплиттера массовым и масштабируемым решением для разведки планеты»,-сказал Танака.
«Наши — один из первых (если не первых) подходов к достижению контроля подхода через инерционное морфинги с модельным предсказательным контроллером (MPC)».
В своем новом исследовании Танака и его коллеги представили механизм инерционного морфинга, основанный на MPC. Этот механизм регулирует ориентацию их робота во время летания и улучшает его стабильность.
«Механизм инерционного морфинга использует теорему теннисной ракетки (эффект Джанибекова), которая описывает, как объекты с асимметричной инерцией могут испытывать спонтанные флипы при вращении вокруг их промежуточной оси», — объяснил Танака.
Рендеринг изображения сплиттера в полете. Кредит: Юсуке Танака, Альзин Чжу и Деннис Хонг.
«Наш контроллер отношений на основе инерционного морфинга использует этот принцип, чтобы обеспечить агрессивную стабилизацию стабильности полета в воздухе контролируемым образом».
В статье исследователей описывается дизайн новой роботизированной системы, получившего название Splitter, включая спецификации привода, необходимые для ее работы. Робот, по сути, состоит из двух маленьких четвероногих роботов, называемых полуосплаты, которые соединены привязкой, образуя гантелью, подобную структуре.
«Термы робота достаточно сильны, чтобы прыгать под уменьшенной гравитацией, но им требуется стабильный контроль в середине полета»,-сказал Танака. «Вместо того, чтобы полагаться на тяжелые реакционные колеса или газовую тягу к управлению отношением, Splitter динамически меняет свою инерцию, регулируя длину привязки и расположение его конечностей».
Новая система, разработанная этой исследовательской группой, может иметь различные преимущества по сравнению с многими ранее предложенными роботами для планетарного исследования. Одним из его ключевых преимуществ является его массовая эффективность, которая устраняет необходимость в специальном оборудовании для управления отношением, такими как газовые двигатели, реакционные колеса или крылья, и повышенная ловкость.
«Механизм привязки также полезен для планетарных исследований», — сказал Танака. «Например, один геми-сплайттер может войти в кратер или пещеру, в то время как другая сторона закреплена на поддержку. Наша успешная прыжковая локомоция эффективна, поскольку он может хранить энергию прыжков в вращении, что означает, что он может продолжать ускоряться с каждым прыжком».
Дизайн робота Splitter и механизм, лежащий в основе его передвижения, могут быть особенно хорошо подходят для исследования среды с низкой гравитацией. В этих средах, как было обнаружено, обычные колесные роботы неэффективны, в то время как воздушные роботы не всегда легко развернуть.
«Наши результаты демонстрируют, что Splitter может контролировать осанку робота в воздухе с помощью метода инерционного морфинга с MPC в нашем симуляции»,-сказал Танака. «Мы использовали MPC, чтобы показать, что система может регулировать его угловую скорость/ориентацию и поддерживать стабильность, не требуя внешних сил или колесных колес».
Исследователи представляют развертывание своих роботизированных систем в качестве робота робота, которое может эффективно пройти и исследовать обширную и неструктурированную среду. Инертный морфический механизм на основе MPC, который они разработали, также потенциально может быть применен к другим роботам, а также спутникам и космическим кораблям, чтобы улучшить их стабильность в космосе.
«Наше будущее исследование будет сосредоточено на экспериментах сплиттера в моделировании с высокой точностью для дальнейшей проверки инерционного морфинга MPC, в котором возможны более точные физические моделирование и анализ движения роботов»,-добавил Танака. «Эта статья является частью проекта Splitter, нашей основополагающей работы, которая исследует необходимые технологии для разработки оборудования для сплиттера».
В настоящее время команда Romela в UCLA работает над дальнейшим улучшением оборудования своего робота. Например, они сосредоточены на разработке новых приводов и чувствительных механизмов для сплиттера, что может расширить его возможности.
«Экспертиза нашей лаборатории заключается в бываемых роботах, в основном для наземного локомоции на Земле. Из того, что мы узнали из наших десятилетий исследований, разрабатывающих эти системы, мы сейчас применяем их к космическим приложениям, что снова представляет целый новый набор сложных задач. . «
Доктор Деннис Хонг, PI для проекта и директор Romela, рассказал Tech Xplore: «С новыми проблемами мы создаем новые решения и новые знания, которые делают эту работу более значимой и интересной».
Больше информации:
Юсуке Танака и др. arxiv (2025). Doi: 10.48550/arxiv.2501.10156
© 2025 Science X Network
Цитирование: Модульный дизайн робота использует привязанный прыжок для разведки планеты (2025, 11 февраля). Получено 12 февраля 2025 г.
Этот документ подлежит авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
