Тетработ – свой путь в робототехнике

Моя цель - предложение широкого ассортимента товаров и услуг на постоянно высоком качестве обслуживания по самым выгодным ценам.

Всем привет. Тетработ – название линейки разрабатываемых нами роботов и название нашего стартапа в сфере мехатроники и робототехники. Мы изобретаем и создаем роботов на новом принципе передвижения.

Общеизвестны колесные, гусеничные и шагающие движители. И множество роботов отлично на них передвигаются. Но мы решили совершить свою маленькую революцию и создать нечто новое в этой сфере – безободное колесо.

Для чего? Во-первых, быть первооткрывателем всегда захватывающе интересно. А во-вторых, полученный результат обещает быть не только любопытным, но и вполне практичным.

Итак, поехали. Мы разработали сразу две версии безободного колеса для робототехники. Первая версия безободного колеса больше подходит для создания на его основе робототехнических конструкторов и сервисных роботов:

Данный механизм находится в стадии патентования
Данный механизм находится в стадии патентования

На видео показан принцип действия первой версии безободного колеса:

Это основная часть механизм, детали сделаны из прочного монолитного поликарбоната
Это основная часть механизм, детали сделаны из прочного монолитного поликарбоната

Вторая версия больше подходит для промышленных роботов и на него уже получен патент:

На видео показана работа безободного колеса второй версии:

В чем же заключена основная идея представленных механизмов. Безободное колесо как следует из названия не имеет обода и опирается на усиленные спицы с опорными башмаками. В нашем колесе по три спицы, образующих треногу. Движитель отличает высокая проходимость и всего один двигатель на одну конечность, в качестве которой используется тренога. Но это стало возможным благодаря изобретенному механизму компенсации колебаний, возникающих при вращении треноги. Если вращать треногу без данного механизма, то колебания корпуса составили бы 50% от длины спиц треноги по вертикали и по горизонтали, что делает нормальное движение практически невозможным. Это все равно что, если бы человек при ходьбе колебался вверх-вниз и вперед-назад на полметра - помимо явного дискомфорта такой процесс передвижения был бы крайне затратным энергетически. Механизм компенсации сглаживает данные колебания как по вертикали, так и по горизонтали, что хорошо видно на этом рисунке:

фазы вращения с шагом в 10 градусов
фазы вращения с шагом в 10 градусов

При этом шагающая платформа, состоящая из таких движителей, легко перемещается по лестницам, завалам и другим препятствиям.

Робот, состоящий из 4-х таких движителей обладает повышенной устойчивостью, т.к. в любой момент времени при движении или в неподвижном состоянии он опирается как минимум четырьмя конечностями. А это значит, что можно использовать менее быстрые, но более сильные приводы. Те же электромоторы с повышающими силу редукторами или еще более мощные гидромоторы, развивающее усилие в десятки раз большее чем электромоторы. При этом вместо 12-и моторов как у робособак, для ходьбы нашему роботу хватает всего 4-х. Меньше моторов – значит больше энергии хватит для их работы и робот сможет дольше проработать без подзарядки. И нет необходимости тратить энергию в неподвижном состоянии.

Повышенная устойчивость дает еще один плюс – простоту управления. На радиоуправлении достаточно использовать 4-е джойстика – по одному на каждую лапу. А если робот сможет перемещаться автономно, то ему нужно будет тратить меньше энергии процессора на просчет каждого шага.

Дополнительным бонусом являются сами треноги, которые благодаря своей изогнутой форме можно использовать не только для перемещения, но и для захвата предметов и грузов.

У данной модели робота из создаваемого робототехнического конструктора всего 6 моторов и 6 абсолютных энкодеров. В качестве интеллектуального блока используется плата управления в связке со смартфоном, устанавливаемом на лицевой части робота. Робот способен передвигаться по пересеченной местности, брать передними лапами небольшие грузы и переносить их на задних лапах, опираясь для устойчивости на свой хвост.

Групповая робототехника

Несложная, недорогая и энерго-эффективная конструкция шагающих роботизированных модулей открывает дополнительные возможности для их коллаборации. Синергетический эффект от совместной работы нескольких модулей достигается за счет создания разнообразных динамических роботизированных форм для повышения устойчивости, использования одной пары ног для захвата предмета, а другие для передвижения и т.д.. А также для осуществления сложных маневров, таких как перемещение по столбу, дереву или стене. И чем больше модулей заставить работать скоординировано, тем больше задач можно решить. Как в диалектике – количество переходит в качество. Для взаимодействия модулей мы разрабатываем специальное управляемое соединение модулей с 3-я степенями свободы – повороты влево/вправо, вверх/вниз и вращение по оси соединения. Само соединение может быть выполнено как в виде шарового соединения либо иного, в том числе с использованием гидроприводов для осуществления поворотов.

Ниже показано несколько концептов группового взаимодействия модулей Тетработ с возможными вариантами использования:

Цепочка из нескольких модулей вполне может перемещаться по гористой местности, переходить через ущелья, 
двигаться внутри труб и туннелей
Цепочка из нескольких модулей вполне может перемещаться по гористой местности, переходить через ущелья, двигаться внутри труб и туннелей
Объединение в группу в купе с возможностью захвата позволит подниматься по столбу, трубе, дереву, тросу
Объединение в группу в купе с возможностью захвата позволит подниматься по столбу, трубе, дереву, тросу

Помните прошлогоднюю историю с обледенением вантовых мостов на Дальнем востоке. Такой роботизированный комплекс легко бы справился с задачей очищения стальных тросов моста от наледи.

Модули, собранные в цепочку, смогут легко заползать на стены зданий для выполнения различных работ: 
отштукатурить стены, помыть окна, проверить кондиционер и т.д.…
Модули, собранные в цепочку, смогут легко заползать на стены зданий для выполнения различных работ: отштукатурить стены, помыть окна, проверить кондиционер и т.д.…
Модули, собранные в круглую спираль, превращаются в колесо, способное разогнаться до высокой скорости
Модули, собранные в круглую спираль, превращаются в колесо, способное разогнаться до высокой скорости

Как привести в движение такое импровизированное колесо? Задача имеет как минимум три решения без использования дополнительных приспособлений. Если догадались пишите в комментариях, обсудим.

Пример практического применения групповой работы роботов – «Вам снег с крыши убрать или трубу почистить?»
Пример практического применения групповой работы роботов – «Вам снег с крыши убрать или трубу почистить?»
Собраться в форму гусеницы для передвижения по болоту или снежным сугробам
Собраться в форму гусеницы для передвижения по болоту или снежным сугробам

Роботы смогут группироваться в различные динамические формы. Таких форм можно придумать множество для выполнения различных работ. Но автоматизированное управление объединенной группой роботов – сложнейшая задача, требуется создание электронной системы взаимного позиционирования и просчет работы каждого модуля и шарового соединения с учетом общей нагрузки и текущего положения всех модулей.

В чем цель проекта Тетработ

Наш стартап «Тетработ» нацелен на создание роботов на новом принципе передвижения, от робототехнического конструктора до больших промышленных роботов.

Робототехнический конструктор «Тетработ-старт»
Робототехнический конструктор «Тетработ-старт»
Сервисные роботы на платформе "Тетработ"
Сервисные роботы на платформе "Тетработ"
Коллаборативные сервисные роботы на платформе "Тетработ"
Коллаборативные сервисные роботы на платформе "Тетработ"
Крупноразмерные промышленные роботы на платформе "Тетработ"
Крупноразмерные промышленные роботы на платформе "Тетработ"

Мы считаем, что роботы на основе безободного колеса смогут найти свое место в современной робототехнике благодаря энерго-эффективности и множеству сфер применения.

Начиная с небольших робототехнических конструкторов, наш стартап сможет развить технологию, которая включает в себя не только механотронику, но и электронику и специализированное программное обеспечение для их управления.

Если вам интересен наш проект, вы можете поддержать его, сделав свой вклад в развитие отечественной робототехники.

Поддержите проект робототехнического конструктора «Тетработ-старт» на бумстартере (видео прототипа и подарки для спонсоров): https://boomstarter.ru/projects/989443/robototehnicheskiy_konstruktor_tetrabot-start

p.s. Надеемся что когда нибудь наши отечественные роботы будут успешно трудится не только на земле, но и исследовать территории других планет солнечной системы.

Источник: https://habr.com/ru/post/568598/


Интересные статьи

Интересные статьи

Изучение данного материала, очень советую начать с моих прошлых статей про МГЛ - один, два, три.Игры играми, но очень хочется получить "идеальный" источник света, с прави...
Компания Paragon Software опубликовала набор патчей с полноценной реализаций файловой системы NTFS, открыв код драйвера под лицензией GPL. Драйвер поддерживает работу как в режим...
Но если для интернет-магазина, разработанного 3–4 года назад «современные» ошибки вполне простительны потому что перед разработчиками «в те далекие времена» не стояло таких задач, то в магазинах, сдел...
Среди советов по улучшению юзабилити интернет-магазина, которые можно встретить в инете, один из явных лидеров — совет «сообщайте посетителю стоимость доставки как можно раньше».
Эта статья посвящена одному из способов сделать в 1с-Битрикс форму в всплывающем окне. Достоинства метода: - можно использовать любые формы 1с-Битрикс, которые выводятся компонентом. Например, добавле...