Колесные и гусеничные транспортные средства широко используют благодаря их простоте, надежности и дешевизне. Однако они плохо справляются с пересеченной местностью, недоступной для поверхности Земли. Поэтому существует потребность в шагающих машинах.
Развитие робототехники открывает новые возможности для создания таких машин. Они могут решить проблему вестибулярной нагрузки на человека-оператора, поскольку он будет отсутствовать.
В рамках научно-исследовательской работы необходимо определить количество ног и тип походки для робота-спасателя, который сможет перемещаться по пересеченной местности и разрушенной городской инфраструктуре. Робот должен преодолевать препятствия высотой до 400мм и шириной до 300мм, двигаться со средней скоростью 3км/ч, подниматься по наклонной поверхности с углом до 45 град. и работать автономно в течение 13 ч.
Машина должна быть оснащена системами технического зрения для ориентации в пространстве и средствами связи для обмена информацией с ведущим устройством.
Двуногие машины. Ярким представителем бипедальных машин можно назвать ATRIAS (рис. 1) и его доработанные версии Cassie (рис. 2), Digit (рис. 3) [1].
Инженеры пытаются воссоздать в роботах локомоцию человека или птицы. Ученые Орегонского университета и компании Agility Robotics точно воспроизвели силовые нагрузки на опору при ходьбе. Но затраты энергии у робота оказались в 3 раза больше человеческих [1].
Конструкторы продемонстрировали часть схемы управления для ноги. Левая сторона схемы представляет собой контроллер положения ноги. Задается текущая длина ноги, рассчитывается сила пружины и переводится в желаемые моменты вращения двигателя.
Основная идея состоит в следующем: левая сторона схемы представляет собой контроллер положения ноги (как поставить ногу, вертикально или перевести в согнутое положение). Задается текущая длина ноги (l), рассчитывается соответствующая ей сила (Fd) пружины ноги и переводится в желаемые моменты вращения двигателя (τd). Путем умножения на постоянную двигателя (km) подается команда на ток опережения (I ff) (рис. 4. Нижний график).