الروبوتات
روبوتات ترانسفورمر حقيقية؟ مهندسون يصنعون روبوتات يمكنها تغيير شكلها أثناء الطيران
تتقدم عالم الروبوتات بسرعة. من روبوتات العمل إلى روبوتات شبه إنسانية أكثر خفة وذكاء وقدرة على الحركات المعقدة، ندخل عصرًا جديدًا من الروبوتات.
فقط في الشهر الماضي، أنشأ الباحثون روبوتات تفاعلية تعمل مثل الخيول العلاجية، وتستجيب للانفعالات البشرية؛ روبوت لين ذكي يتحرك ويلتف حول الأجسام من خلال استشعار بيئته، مثل الأخطبوط؛ و كلب روبوتي يقلد الثدييات لتحقيقmobility متفوقة على اليابسة والماء.
لقد اخترع المهندسون حتى عضلة ذاتية الشفاء للروبوتات التي يمكنها اكتشاف الإصابة وشفائها ثم إعادة ضبطها لاكتشاف الأذى في المستقبل. كما تم تقديم القدرة على تحكم الروبوتات عن بعد مع الشعور بالتفاعل على الأصابع.
في هذه الأثناء، قام فريق من المهندسين بتطوير روبوت حقيقي يمكنه تغيير شكله أثناء الطيران. يتيح هذا التحول في الجو للروبوت التحرك بسهولة والبدء في عملياته على الأرض دون توقف.
بفضل هذه القدرة، تمكن مهندسو كالتيك من التغلب على التحديات المحددة للروبوتات المتخصصة التي يمكنها القيادة والطيران دون ان تقع في الأراضي الوعرة. يمكن أن تكون مرونة هذه الروبوتات مفيدة بشكل خاص للروبوتات المستكشفة والروبوتات التي تقوم بالتوصيل.
لماذا تواجه الروبوتات الأرضية والجوية صعوبات في البيئات الحقيقية
من المهم للغاية تحقيق حركة أرضية جوية فعالة لمدى واسع من التطبيقات الروبوتية؛ ومع ذلك، لا تتمكن الروبوتات الأرضية ولا الجوية من العمل بشكل موثوق به في العالم الحقيقي.
في حين أن الروبوتات الأرضية محدودة بنطاق عملياتها، مما يجعل من المستحيل عليها التحرك عبر الحواجز العالية أو أداء مهام التفتيش، تواجه الروبوتات الجوية مشكلة أداء البطارية المحدود بسبب متطلبات الحمولة واهتمامات السلامة عند الطيران في بيئة حضرية.
يمكن التغلب على هذه التحديات التي تواجهها الأنظمة المستقلة اليوم من خلال الجمع بين القدرات الجوية والبرية. وبالتالي، يركز فريق مهندسي كالتيك على تطوير روبوتات أرضية جوية.
تميل تصاميم العديد من هذه الروبوتات إلى الاعتماد على فلسفة التكرار واستخدام العديد من المحركات لتحقيق متطلبات الحركة ثنائية الوضع.
然而، غالبًا ما تؤدي هذه التصاميم المتكررة للروبوتات إلى استخدام المزيد من المحركات والمكونات مما هو ضروري، مما يؤدي إلى زيادة الوزن والتكلفة.
هنا، يمكن أن تنتج روبوتات المورف أو الروبوتات التي تعيد استخدام نفس الإضافة لمهام مختلفة من خلال تغيير الشكل إنتاج أنماط مختلفة من الحركة أثناء تقليل تعقيد النظام ووزنه.
تتوقع هذه الأنواع من تصاميم الروبوتات أن تزيد من فعالية الروبوتات المتنقلة المستقلة التي يجب أن تواجه بيئات غير منظمة ومختلفة.
داخل ATMO: روبوت الترانسفورمر الحقيقي
نشرت في مجلة Communications Engineering، الدراسة, التي تم دعمها من خلال التمويل من مركز التقنيات والأنظمة المستقلة في كالتيك، تناولت تحدي التحول الجوي للروبوتات المورف من خلال تصميم روبوت طائر ومحرك يسمى ATMO.
هذا الروبوت متخصص في التحول الجوي من خلال آلية مورفING تتيح تغيير شكل الجسم أثناء الطيران مع الحاجة إلى تحريك أدنى.
يستخدم أربعة محركات لطيرانه، بينما تصبح الأغشية التي تحمي المحركات عجلات النظام في تكوين قيادة بديل. يعتمد هذا التحول كله على محرك واحد لتحريك مفصل مركزي، الذي يدفع المحركات لأعلى إلى وضع الطائرة أو لأسفل إلى وضع القيادة.
اختبار ATMO: كيف قام المهندسون بتحقق التحول الجوي
تمكنت روبوت ATMO من كالتيك من القيادة والطيران باستخدام الإضافة المزدوجة الغرض من خلال تغيير الشكل. ولكن ما يميز ATMO عن غيرها من هذه الأنواع من الروبوتات هو آلية التوجيه الذاتي للانحناء التي تسمح بالتحول في الجو بتصميم أبسط وتكلفة أقل وتحريك أدنى.
عندما يكون في وضع الطيران، يتم تكوين الروبوت كطائرة رباعية التوجيه القياسية ويستخدم إضافة عجلة-محرك للدفع. في وضع القيادة، يتم إعادة استخدام هذه الإضافة لنفسها للحركة على العجلات.
الروبوت الناتج هو روبوت مدمج يبلغ وزنه الإجمالي 5.5 كجم، بما في ذلك البطارية. وبالمقارنة، يبلغ ارتفاع الروبوت 33 سم و 30 سم في العرض في تكوين أرضي و 16 سم في الارتفاع و 65 سم في العرض في تكوين جوي.
للمحرك، يستخدم ATMO نظامين حزام-بكلي على كل جانب، يتم تشغيلهما بواسطة محركات القيادة، مما يتيح التوجيه التفاضلي.
بالإضافة إلى وجود كمبيوتر على متن الروبوت يدير متحكم مخصصًا، يتم تزويد الروبوت بمحسسات على متنها لتقدير الحالة والدمج. يتم إنجاز جميع الاتصالات من خلال برنامج ROS2 المتقدم.
