Инженеры Токийского университета в Японии разработали четвероногого робота, который анатомически похож на обычную собаку и использует пневматические мышцы Маккиббена, позволяющие имитировать естественные движения животного.
Большинство современных четвероногих роботов, таких как Spot от Boston Dynamics, используют в роли приводов расположенные в плечевых суставах электромоторы. Это позволяет им выполнять сложные акробатические трюки и прыжки, а также взбираться по вертикальным лестницам.
Однако инженеры решили обратиться к искусственным мышцам на основе актуаторов Маккибена. Они включают внешнюю плохо растягиваемую плетёную оболочку, внутри которой находится эластичная герметичная трубка. При подаче давления воздуха или жидкости трубка надувается и увеличивается в ширину, весь актуатор сокращается в длину, имитируя работу реальной мышцы.
Инженеры взяли модель скелета собаки среднего размера, а в роли мышечных волокон использовали множество пневматических актуаторов Маккиббена шириной всего 2-4 мм. В конструкции задействовано 48 мышц, по 15 штук на передние лапы и по 9 — на задние.
При этом передние конечности прикреплены к туловищу только с помощью мышц, а не суставов, как и у настоящих собак. Лопатки удерживается с помощью актуаторов, которые имитируют трапециевидные, ромбовидные и зубчатые мышцы. Такая мышечная «подвеска» играет существенную роль в процессе движения, позволяя увеличить длину шага и подвижность.
Для того, чтобы воссоздать геометрию широких плоских мышц плечевого пояса, инженеры объединили несколько актуаторов в слоистые структуры с помощью полиуретановой подложки.
Пока робот способен только к прямохождению из-за отсутствия системы поддержания равновесия и пассивных стабилизирующих тканей. Он вынужден опираться на вспомогательную алюминиевую тележку с колёсами, имитируя паттерн собачьей походки.
Тесты показали, что мускульно-скелетный робот способен успешно передвигаться, используя ту же последовательность активации мышц, как у реальных животных. При этом амплитуда движений ног оказалась меньше реальной из-за механических пределов сокращения искусственных мышц.
В будущем эта разработка может помочь в исследованиях двигательных возможностей реальных животных.
Сами авторы планируют сосредоточиться на реализации ходьбы робота без тележки. Для этого потребуется воспроизвести недостающие структуры суставов, хрящи, суставные сумки, фасции и кожу. Кроме того, инженеры хотят оптимизировать пневматическую систему, в том числе укоротить трубки подачи воздуха от насоса, чтобы повысить скорость реакции искусственных мышц.
Между тем польская компания Clone Robotics показала тесты своего гуманоидного робота Protoclone, который использует синтетические мышцы для воссоздания близких к человеческим движений. Компания отмечает, что этот прототип стал первым шагом к созданию домашнего робота-помощника. В Clone Robotics рассчитывают, что в будущем робот сможет заниматься стиркой, мытьём посуды и даже готовкой.
Источник: habr.com
Источник: ai-news.ru
