Ein neuer bioinspirierter Roboter, der fliegt, rollt, geht und mehr

Die neu geschaffenen Realistic Transformers sind in der Lage, ihren Körper umzuformen, um acht verschiedene Bewegungsarten auszuführen, und können die Umgebung, in der sie sich befinden, unabhängig beurteilen, um die effektivste Bewegungskombination für Manöver auszuwählen.

Der neue Roboter mit dem Namen M4 (für Multi-Modal Mobility Morphobot) kann auf vier Rädern rollen, seine Räder in Rotoren verwandeln und fliegen, auf zwei Rädern stehen wie ein Erdmännchen, um über Hindernisse zu schauen, und mit seinen Rädern wie Füßen „laufen“. Verwenden Sie zwei Spinner, um auf zwei Rädern über steile Hänge zu rollen, zu stürzen und vieles mehr.

sagt Morey Strange (PhD ’83), Hans W. Professor, Direktor des California Institute of Technology Zentrum für unabhängige Systeme und Technologien (CAST), wo der Roboter entwickelt wurde.

M4 ist die Idee von Gharib und Alireza Ramzani, außerordentlicher Professor für Elektro- und Computertechnik an der Northeastern University. Das Team, das die technischen Aspekte von M4 unterstützt, besteht aus Eric Sihite, einem Postdoktoranden im Weltraum am Caltech. Reza Nimovi, Designingenieur bei CAST; und Arash Kalantari vom Jet Propulsion Laboratory, das vom California Institute of Technology für die NASA verwaltet wird. Ein Papier, in dem der neue Roboter angekündigt wird, wurde in veröffentlicht Naturkommunikation Am 27. Juni.

sagt Ramzani, Autor von Naturkommunikation Papier.

Die Bewegungsflexibilität des Roboters in Kombination mit künstlicher Intelligenz ermöglicht es ihm, je nach Gelände vor ihm die Bewegungsform auszuwählen, die am effektivsten ist. Stellen Sie sich den M4 vor, der eine unbekannte Umgebung erkundet: Er beginnt möglicherweise auf vier Rädern zu rollen, was der energieeffizienteste Modus ist. Sobald er ein Hindernis wie einen Felsbrocken erreicht, kann er auf zwei Räder montiert werden, um darüber hinwegzusehen und ein klareres Bild des Landes vor ihm zu erhalten. Wenn er dann ein Tal oder eine andere Struktur erkennt, die der Radroboter nicht durchqueren kann, kann er seine Räder in Kreisverkehre umwandeln, über das Tal auf die andere Seite fliegen und weiter rollen.

sagt Gharib, Co-Autor des Buches Naturkommunikation Papier.

Einer der Hauptvorteile des M4 ist seine Möglichkeit, seine Anbauteile für Räder, Beine oder Laufräder wiederzuverwenden. Wenn der M4 auf zwei Rädern stehen muss, klappen zwei seiner vier Räder hoch und die internen Propeller drehen sich nach oben und sorgen so für das Gleichgewicht des Roboters. Wenn der M4 fliegen muss, klappen alle vier Räder ein und die Triebwerke heben den Roboter vom Boden ab.

Die Verbindungen an den Radbaugruppen ermöglichen dem M4 eine Gehbewegung. In der aktuellen Version des M4 ist die Gehbewegung größtenteils ein Machbarkeitsnachweis. Mit den vorhersehbaren Entwicklungen könnten zukünftige M4-Generationen jedoch in der Lage sein, effektiv über das unebene Gelände zu laufen, auf das ein Roboter mit Rädern stoßen würde.

Der M4-Roboter wechselt vom Fahrmodus in den Gehmodus.

Bildnachweis: California Institute of Technology

Das Design des M4 wurde stark von der Natur beeinflusst: Gharib und Kollegen ließen sich davon inspirieren, wie Chukars (eine Art Rebhuhn) zum Beispiel ihre Flügelschläge nutzen, um beim Hochlaufen steiler Steigungen Hebelwirkung zu erzielen, und wie Seelöwen ihre Flossen nutzen für unterschiedliche Fortbewegungsarten auf See und an Land. Obwohl Biologen bereits früher solche Beispiele für die Umnutzung des Tierreichs angeführt haben, werden die Konzepte, die sie veranschaulichen, nun im Bereich der Technik erforscht.

Der M4 ist mit autonomen Fähigkeiten ausgestattet und kann selbstständig Entscheidungen darüber treffen, wie er sich am besten durch eine komplexe Umgebung navigiert. Der Roboter wurde auch im Freien getestet und hat das Campusgelände des California Institute of Technology besichtigt.

Die Naturkommunikation Papier mit dem Titel „Multi-Modal Mobility Morphobot (M4), eine Plattform für das Purpose Remapping Screening für einen Morphobot mit verbesserter Mobilität.“ Diese Forschung wurde vom JPL und der National Science Foundation finanziert.