Британский инженер из Шеффилдского университета разработал нестабильного робота, способного передвигаться в любом направлении без поворота колес. Разработка была представлена на конференции ICRA 2019.
Как сообщается, в основе решения лежит принцип обратного маятника. Отметим, что в такой конструкции, в отличие от обычного маятника, точка опоры находится ниже центра масс, из-за чего, будучи в вертикальном положении, установка всегда остается нестабильной. Для поддержания обратного маятника в вертикальном положении точку его опоры необходимо постоянно смещать. Этот принцип часто применяется на практике в различных устройствах, к примеру, в Segway и других гироскутерах. Кроме того, похожие конструкции используются в ракетах, в которых двигатели, создающие реактивную тягу, находятся ниже центра масс и тем самым вызывают нестабильность.
Особенность представленного британским инженером робота состоится в том, что он, в отличие от тех же гироскутеров, может двигаться в любую сторону без поворота корпуса благодаря применению колес Илона. Уточним, что колеса Илона были разработаны в 1970-х годах инженером Бенгтом Илоном и наиболее часто применяются в вилочных погрузчиках на складах. Каждое колесо состоит из круглого основания и закрепленных под углом роликов. Меняя крутящий момент на разных колесах машина может сдвигаться в нужном направлении, не поворачивая ни корпус, ни колеса.
В своем роботе британский инженеров использовал четыре таких колеса, расположенных попарно вдоль одной оси. Статья, представленная на ICRA 2019, пока не опубликована, но некоторые выводы об устройстве робота можно сделать исходя из другой статьи, описывающей предыдущую версию робота, оборудованную четырьмя двигателями с датчиками угла поворота, а также тремя гироскопами и акселерометрами.
Для управления роботом разработчик создал алгоритм, связывающий параметры вращения колес и параметры движения всей конструкции. На ролике можно видеть, что агрегат способен двигаться даже по сложным траекториям, к примеру, совмещая поступательное движение с вращательным.
Источник: N+1