Joustavat tassutyynyt antavat robottikoirien juosta pidemmälle ja pidempään

Soulmin kansallisen tiede- ja teknologiayliopiston insinöörit ovat suunnitelleet nelijalkaisille roboteille huokoiset jalat, jotka pystyvät varastoimaan maahan kohdistuvan iskun energian ja palauttamaan sen seuraavassa askeleessa. Perinteiset jouset ja iskunvaimentimet osoittautuivat tehottomiksi, koska ne toimivat vain nopeissa askelluksissa, joten hitaasti liikkuvalle tarkastusrobottikoiralle tarvittiin muita energian talteenottomekanismeja. Ehdotetut jalat ovat puolipallon muotoiset ja ne on tulostettu 3D-tulostimella joustavasta polymeeristä triply periodic minimal surface -rakenteena (TPMS), joka on jatkuva kolmiulotteinen hila, jossa on toistuvia huokosia ja tukia. Tämä rakenne yhdistää alhaisen painon, säädettävän jäykkyyden sekä kyvyn absorboida ja vapauttaa varastoitua mekaanista energiaa. Tutkijat testasivat kolmea hilamuotoa – simple, gyroid ja diamond – ja havaitsivat, että timanttihila, jonka suhteellinen tiheys oli 60 prosenttia, toimi parhaiten: se muotoutui riittävästi, varastoi paljon energiaa ja menetti suhteellisen vähän energiaa sisäiseen kitkaan. Koska pelkät joustavat jalat eivät riittäneet – virheellisessä askelluksessa varastoitunut energia haihtuu tai saa robotin rungon huojumaan, mikä pakottaa sähkömoottorit korjaamaan sen asentoa – insinöörit kouluttivat ohjaimen syvävahvistusoppimisen avulla. Malli sisälsi TPMS-rakenteen muodonmuutoksen ja palautumisen, ja palkintofunktio edisti liikkeitä, jotka kohdistivat toimilaitteiden työn elastisen energian varastointiin ja vapautumiseen maakosketuksessa. Järjestelmää testattiin nelijalkaisella RBQ-10-robotilla vertaamalla uusia jalkoja perinteisiin kiinteisiin puolipallon muotoisiin tukiin. Robotti säilytti vakauden koko nopeusalueella ja vähensi keskimääräistä akkutehonkulutusta 1,4–6,2 prosenttia nopeuksilla 0,4–1 metriä sekunnissa. Kehitystyö on tarkoitettu roboteille, joita käytetään tarkastuksissa, rahdin kuljetuksessa sekä etsintä- ja pelastustehtävissä, joissa pitkä itsenäinen toiminta on kriittistä.