Ученые из университетов Катании и Мессины представили гибридный подход к передвижению, который значительно повышает энергоэффективность четвероногого робота на смешанном рельефе. Они добавили пассивные колеса на живот робота Unitree Go2, что позволило ему скользить на плоских участках местности.
Эта стратегия направлена на сокращение использования ног, снижая общее энергопотребление. Для точной оценки энергопотребления в симуляции исследователи разработали подход на основе нейронной сети, которая оценивает потребляемую мощность двигателей по динамике суставов реального робота. Нейронная сеть достигла коэффициента детерминации R² = 0,97, обеспечивая точную оценку энергопотребления как в симулированных, так и в реальных условиях.
Экспериментальные и симулированные результаты показывают, что новый режим скольжения снижает средний показатель Cost of Transport (COT) с примерно 4,5–6,0 при рыси до 0,8–1,1 при скольжении, что соответствует четырех-пятикратному улучшению энергоэффективности. Подход был вдохновлен природными стратегиями передвижения, наблюдаемыми у императорских пингвинов, выдр и других животных, которые используют скольжение на поверхностях с низким трением для экономии энергии.
Пассивные колеса симметрично установили по углам корпуса, чтобы сохранить баланс и не смещать центр масс. Каждое колесо было закреплено с помощью 3D-печатной опоры, точно подогнанной к корпусу робота. Статистический анализ с использованием t-теста Уэлча подтвердил, что средний COT походки со скольжением значительно ниже, чем при рыси, при всех скоростях (p < 0,001), со средним снижением около 80%. Результаты демонстрируют, что простая механическая модернизация конструкции корпуса робота может значительно повысить эффективность и универсальность передвижения на плоских или слегка наклонных поверхностях.
Источник новости и обложки: www.mdpi.com