套上這個殼,手機自己“跑步”去充電
編者按:本文來自微信公眾號“量子位”(ID:QbitAI),作者:賈浩楠,36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。
周末好不容易休息,癱在床上的你連給手機充電都懶得動……
可以滿足你!首爾國立大學生物機器人實驗室開發(fā)出了“進擊的手機殼”CaseCrawler,帶有6個機械腿,可以“一路小跑”到無線充電設(shè)施旁邊,充電完成后再跑回你的身邊。
手機殼底下帶有6個“小短腿”,跑起來的擺動頻率很高:
這個小東西“腿長”1.6cm,可以輕松爬上和自己的腿一樣高的障礙物:
整個小機器人沒有裝到手機殼上時自重約23克,在負重300克(自重的13倍)的情況下,還能以每秒21cm的速度前進:
不光能能自己跑去充電,回來時還能順手幫你捎咖啡餅干,真的是省心又貼心的生活小助手。
所以說,人類的懶惰才是科技學技術(shù)進步的第一驅(qū)動力。
這句話一點沒錯。
進擊的手機殼帶有機械腿能夠自行前進的微型機器人其實并不罕見,很多團隊都開發(fā)出了相應(yīng)產(chǎn)品。但這些機器人整體結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的,無法整合進一個手機殼中。
CaseCrawler的技術(shù)最大的亮點在于它的機械腿,在靜止時可以伸展放平,從變速箱向腿部傳送動力的齒輪組厚度只有1.5毫米,但輕薄的機械結(jié)構(gòu)卻相當結(jié)實。
機械腿工作原理跟人類的腿差不多,有一個膝關(guān)節(jié)單向向前彎曲,一組多連桿(通過變速箱齒輪箱連接到電機上)將腿部推向地面。
關(guān)鍵設(shè)計是由曲柄滑塊機構(gòu)和可伸展收縮的腿部關(guān)節(jié)與各向異性的著地腿,組成的簡化運動鏈。
連接在腿部關(guān)節(jié)上的各向異性腿只在前行(向下用力)時向地面?zhèn)髁?;在上行時膝關(guān)節(jié)被動彎曲,避免向后發(fā)力。
運動鏈的一部分為曲柄滑塊機構(gòu),將電機的扭矩傳遞給其余部分。因此,在重復(fù)伸長和縮回的同時,實現(xiàn)了其余部分的擺動運動。
此外,設(shè)計的運動鏈在一個整體平面內(nèi)運動,通過最大限度地減少關(guān)節(jié)的橫向變形,實現(xiàn)了高效載荷能力。
機器人包含兩臺電機(MK07-1.7,DIDEL);每臺電機負責驅(qū)動機器人兩側(cè)的支腿,兩個電機的轉(zhuǎn)速差實現(xiàn)了機器人的轉(zhuǎn)向。
三個3:1的小齒輪串聯(lián)放置,使高度降到最低,因此齒輪比為27:1。機身采用SCM工藝,盡量降低高度,并在上面鋪設(shè)安裝運動鏈的溝槽。
運動鏈由曲柄滑塊和支腿鏈組成,用于將電機的扭矩傳遞給各向異性的支腿。曲柄滑塊和可展開的腳鏈由PET(0.25T)和織物組成的單層板制造。
滑塊堆疊在兩個平行的平面之間,作為滑塊的線性導軌;這些導軌產(chǎn)生平滑運動。因此,在完全縮回的狀態(tài)下,形成一個厚度為1.5毫米的平板體(不含齒輪箱)。
鏈節(jié)的設(shè)計滿足運動學約束,要求關(guān)節(jié)的運動范圍(ROM)為0到90度。最小角度設(shè)置為0度,保持在初始狀態(tài)下的緊湊;最大角度設(shè)置為90度,防止結(jié)構(gòu)被破壞。
曲柄滑塊和腿部鏈接是耦合的,因此,它們應(yīng)該被一起計算。由關(guān)節(jié)角的兩個遠端條件,運動學約束可寫成:
其中變量l1表示曲柄連桿滑塊的長度。,l2是連桿長度,l3是滑桿長度,l4、l5是腿部鏈接裝置的高度,h是機體高度,L是輸入齒輪和關(guān)節(jié)之間的長度。
目前,CaseCrawler機器人還是通過遙控器來人為操控,能做到的事情也不過是行走和負重。
但研發(fā)團隊給出了下一步研究計劃,解釋了這個小東西的巨大潛力。
潛力巨大的小短腿未來,研究團隊計劃把機器人與手機的各種傳感器互聯(lián),比如攝像頭、陀螺儀等等,將機器人作為一個多功能載荷平臺,進入十分狹小的環(huán)境中進行拍攝和其他作業(yè)。
而將目標識別等AI模型搭載在機器人的步態(tài)和路徑選擇算法上則可以進一步提高CaseCrawler的實用性,真正實現(xiàn)不需要人手操作的全自動尋路。
研究團隊介紹第一作者Jongeun Lee,韓國蔚山科技大學助理教授,首爾國立大學生物機器人實驗室研究員。
指導老師Kyu-Jin Cho,首爾國立大學機械與航天工程副教授,軟機器人研究中心主任和生物機器人實驗室主任。他的研究興趣包括仿生機器人,軟機器人,軟性可穿戴設(shè)備,使用智能結(jié)構(gòu)的新穎機制以及康復(fù)和輔助機器人。
參考鏈接https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/casecrawler-adds-tiny-robotic-legs-to-your-phone