Med et hop, et spring og et spring, højtflyvende robot springer let over forhindringer

Topping ud på mindre end en fod, Salto robotten ligner en Star Wars kejserlig rollator i miniature. Men lad dig ikke narre af dens størrelse – denne lille robot har en mægtig fjeder i sit trin. Salto kan hvælve over tre gange sin højde i en enkelt bund.

Forskere ved University of California, Berkeley, afslørede først Saltos højtflyvende kapaciteter i 2016. Nu, de har udstyret robotten med en række nye færdigheder, giver den mulighed for at hoppe på plads som en pogo-pind og springe gennem forhindringsbaner som en agilityhund. Salto kan endda tage korte udflugter rundt på campus, drives af en radiocontroller.

Forskerne håber, at Salto vil drive udviklingen af ​​små, kvikke robotter, der kunne springe gennem murbrokkerne for at hjælpe med eftersøgnings- og redningsmissioner. De vil beskrive robottens nye færdigheder i dag (tirsdag, 21. maj) på den internationale konference om robotik og automatisering i Montreal i 2019.

"Små robotter er virkelig gode til mange ting, som at løbe rundt på steder, hvor større robotter eller mennesker ikke kan passe. For eksempel, i et katastrofscenario, hvor mennesker kan blive fanget under murbrokker, robotter kan være virkelig nyttige til at finde mennesker på en måde, der ikke er farlig for reddere og måske endda er hurtigere end redningsmænd kunne have gjort uhjælpet, "sagde UC Berkeley robotikstuderende Justin Yim." Vi ville have, at Salto ikke kun var lille, men også i stand til at springe virkelig højt og virkelig hurtigt, så det kunne navigere på disse vanskelige steder. "

Yim arbejder med Ronald Fearing, professor i elektroteknik og datalogi ved UC Berkeley, hvis Biomimetic Millisystems Lab udforsker, hvordan mekanikken i dyrs bevægelse kan anvendes til at skabe mere smidige robotter.

Fearings laboratorium er kendt for at bygge insektinspirerede robotter, der sikkert kan kravle hen over vanskelige overflader, der er for glatte eller for ru til, at en hjulrobot kan navigere. Ved design af Salto, som står for "saltatorisk bevægelse på terrænhindringer, "Frygt ville i stedet skabe en robot, der flyttede fra sted til sted ved at hoppe.

Saltos single, kraftigt ben er modelleret efter galagoens, eller senegalesisk bush baby. Den lille, Trælevende primaters muskler og sener lagrer energi på en måde, der giver sprøjtevæsenet mulighed for at samle flere hop i løbet af få sekunder. Ved at forbinde en række hurtige hop, Salto kan også navigere i komplekst terræn - som en bunke affald - der kan være umuligt at krydse uden at hoppe eller flyve.

"I modsætning til en græshoppe eller cricket, der vinder op og giver et spring, vi ser på en mekanisme, hvor den kan hoppe, hoppe, hoppe, hoppe, " sagde Fearing. "Dette gør det muligt for vores robot at hoppe fra sted til sted, hvilket så giver den mulighed for midlertidigt at lande på overflader, som vi måske ikke kan sidde på."

Tre år siden, Saltos designteam demonstrerede, hvordan robotten kunne tage et spring og derefter straks springe højere ved at rikochettere fra en væg, gør den til verdens mest vertikalt adrætte robot. Siden da, Yim har ført an i bestræbelserne på at designe sofistikerede kontrolsystemer, der lader Salto mestre stadig mere komplekse opgaver, som at hoppe på plads, at navigere i en forhindringsbane eller følge et mål i bevægelse.

Yim har også udstyret Salto med ny teknologi, der gør det muligt at "føle" sin egen krop, fortæller den, hvilken vinkel den peger og benets bøjning. Uden disse evner, Salto har været indespærret i et værelse i en af ​​Berkeleys ingeniørbygninger, hvor motion capture-kameraer sporer dens nøjagtige vinkel og position og sender disse data tilbage til en computer, som hurtigt knuser tallene for at fortælle Salto, hvordan han skal vinkle sig selv for sit næste spring.

Nu hvor Salto har en følelse af sig selv og sin egen bevægelse, robotten kan selv lave disse beregninger, giver Yim mulighed for at tage robotten udenfor og bruge et joystick og en radiocontroller til at fortælle den, hvor den skal hen.

"Motion capture er fantastisk til at få robotten til at hoppe rundt i et kontrolleret miljø virkelig præcist, og det giver os tonsvis af rigtig gode data. Problemet er, vi kan ikke tage dette ud og bruge det andre steder, fordi det tager lang tid at sætte alle disse kameraer op, "Sagde Yim." Vi ville virkelig gerne kunne tage robotten ud og hoppe rundt. Og for at gøre det, vi havde brug for robotten til at kunne beregne, hvor den er, og hvad den laver – bare med computeren oven på sin egen krop."

Salto kan nu gå ture på Berkeley campus, hvor den med succes har manøvreret over fortove, murværk og græs. De matematiske modeller, der gør dette muligt for Salto, kunne også generaliseres til at styre bevægelsen af ​​andre slags robotter, Sagde Yim.

"Ved at forstå den måde, som denne dynamik fungerer for Salto, med dens masse og størrelse, så kan vi udvide den samme type forståelse til andre systemer, og vi kunne bygge andre robotter, der er større eller mindre eller anderledes formede eller vægtede, " sagde Yim.

I fremtiden, Frygt håber at blive ved med at undersøge mulighederne for at hoppe robotter.

"Salto er vores første skridt mod robotter, der hopper rundt, " sagde frygt. "Vi kunne udvide Salto til at tilføje en? det? evne til at, for eksempel, gribe fat i grene for at lande og starte fra disse ting. Så, Salto starter med en meget simpel mekanisme. Det er kun et ben. Det giver grundlag for mere komplicerede robotter, der også kunne være meget dynamiske og lave en masse hoppende."