آیا می توان از یک موتور پیاده روی ربات در یک ربات هیبریدی پرواز استفاده کرد؟

در چشم انداز در حال تحول روباتیک ، مفهوم پرواز - روبات های هیبریدی پیاده روی ، تصور محققان ، مهندسان و علاقه مندان را به طور یکسان جلب کرده است. این روبات ها این پتانسیل را دارند که تحرک پیاده روی در زمین های مختلف را با توانایی حرکت به آسمان ، باز کردن امکانات جدید برای اکتشاف ، نظارت و مأموریت های نجات ترکیب کنند. به عنوان تأمین کنندهموتور راه رفتن ربات، اغلب از من سؤال می شود که آیا می توان از موتورهای پیاده روی ما در چنین روبات های هیبریدی استفاده کرد. در این پست وبلاگ ، من به این سؤال می پردازم و به بررسی جنبه های فنی ، چالش ها و راه حل های بالقوه می پردازم.

درک اصول اولیه موتورهای پیاده روی ربات

قبل از بحث در مورد کاربرد موتورهای پیاده روی در پرواز - روبات های ترکیبی پیاده روی ، ابتدا بفهمیم موتور راه رفتن ربات چیست. بوهاموتور راه رفتن رباتبه گونه ای طراحی شده است که گشتاور و حرکت لازم را برای پیاده روی یک روبات فراهم کند. این موتورها باید دقیق ، کارآمد و قادر به اداره نیروهای پویا مرتبط با پیاده روی باشند.

انواع مختلفی از موتورهای پیاده روی ، از جمله موتورهای سروو ، موتورهای پله ای و موتورهای دی سی وجود دارد. موتورهای سروو به دلیل دقت و توانایی بالا در کنترل دقیق موقعیت شناخته شده اند. آنها غالباً در روبات هایی استفاده می شوند که حرکات تنظیم شده مانند روبات های انسانی مورد نیاز است. از طرف دیگر موتورهای استپر در مراحل گسسته حرکت می کنند و برای برنامه هایی مناسب هستند که موقعیت یابی دقیق بدون نیاز به بازخورد مداوم مورد نیاز باشد. موتورهای DC ساده ، هزینه ای - مؤثر هستند و می توانند گشتاور بالایی را با سرعت کم فراهم کنند و آنها را برای بسیاری از روبات های پیاده روی به انتخاب محبوب تبدیل کنند.

الزامات پرواز - روبات های هیبریدی پیاده روی

پرواز - روبات های هیبریدی پیاده روی نیازهای منحصر به فردی دارند که آنها را از روبات های پیاده روی سنتی یا پرواز جدا می کند. هنگام پیاده روی ، آنها باید از وزن خودشان حمایت کنند ، از زمین های ناهموار حرکت کنند و حرکت پایدار را انجام دهند. این امر به موتورهایی نیاز دارد که می توانند گشتاور کافی برای بلند کردن و حرکت اندامهای ربات ایجاد کنند.

در حین پرواز ، این روبات برای غلبه بر گرانش و کنترل نگرش آن در هوا باید به اندازه کافی فشار ایجاد کند. موتورهای مورد استفاده برای پرواز به طور معمول برای چرخش پروانه ها یا روتورها با سرعت بالا طراحی شده اند و در مقایسه با موتورهای پیاده روی به ویژگی های مختلف نیاز دارند. نسبت وزن - به - وزن به یک عامل مهم تبدیل می شود ، زیرا ربات برای پرواز کارآمد باید سبک باشد.

چالش های استفاده از موتور پیاده روی در یک پرواز - روبات هیبریدی پیاده روی

خصوصیات قدرت و گشتاور

موتورهای پیاده روی برای تولید گشتاور با سرعت نسبتاً کم بهینه شده اند تا پیاده روی پایدار را فعال کنند. در مقابل ، موتورهای پرواز برای تولید آسانسور باید چرخش سرعت بالایی را فراهم کنند. یک موتور پیاده روی ممکن است نتواند به سرعت چرخش بالا مورد نیاز برای پرواز برسد ، و حتی اگر بتواند ، ممکن است در این سرعت کارآمد نباشد. به عنوان مثال ، یک موتور پیاده روی طراحی شده برای کار با 100 - 200 دور در دقیقه ممکن است برای رسیدن به 5000 - 10000 دور در دقیقه مورد نیاز برای یک پیشرانه کوچک برای تولید آسانسور کافی تلاش کند.

وزن و اندازه

برای به حداکثر رساندن راندمان پرواز خود ، روبات های پرواز باید تا حد امکان سبک باشند. موتورهای پیاده روی اغلب با تمرکز بر دوام و گشتاور طراحی می شوند که می تواند منجر به طراحی سنگین تر و حجیم تر شود. افزودن یک موتور پیاده روی سنگین به یک ربات هیبریدی پیاده روی می تواند وزن کلی آن را افزایش دهد و عملکرد و دامنه پرواز آن را کاهش دهد.

کنترل و ادغام

کنترل یک ربات هیبریدی پرواز - پیاده روی یک کار پیچیده است. سیستم کنترل باید بین حالت های پیاده روی و پرواز یکپارچه تغییر کند. موتورهای پیاده روی و موتورهای پرواز ممکن است به الگوریتم ها و رابط های کنترل مختلف نیاز داشته باشند. ادغام یک موتور پیاده روی در سیستمی که برای پرواز طراحی شده است می تواند چالش برانگیز باشد ، زیرا سیگنال های کنترل و مکانیسم های بازخورد ممکن است سازگار نباشند.

راه حل های بالقوه

موتورهای دوگانه - عملکرد

یک راه حل بالقوه توسعه موتورهای عملکردی دوگانه است که می توانند در هر دو حالت پیاده روی و پرواز به طور کارآمد عمل کنند. این موتورها باید بسته به نحوه عملکرد ، بتوانند ویژگی های سرعت گشتاور خود را تنظیم کنند. به عنوان مثال ، یک موتور می تواند به گونه ای طراحی شود که گشتاور بالایی را با سرعت کم برای پیاده روی فراهم کند و سپس به حالت گشتاور با سرعت بالا و کم برای پرواز سوئیچ شود.

سیستم های برق ترکیبی

رویکرد دیگر استفاده از یک سیستم قدرت ترکیبی است که یک موتور پیاده روی را با یک موتور پرواز اختصاصی ترکیب می کند. موتور پیاده روی را می توان برای تحرک مبتنی بر زمین استفاده کرد ، در حالی که موتور پرواز هنگام نیاز به پرواز ربات به عهده می گیرد. به این ترتیب ، هر موتور می تواند برای کار خاص خود بهینه سازی شود و عملکرد کلی ربات هیبریدی را بهبود بخشد.

سیستم های کنترل پیشرفته

سیستم های کنترل پیشرفته را می توان برای مدیریت انتقال بین حالت های پیاده روی و پرواز توسعه داد. این سیستم ها می توانند از سنسورها برای تشخیص حالت ربات و تنظیم سیگنال های کنترل موتور بر این اساس استفاده کنند. به عنوان مثال ، هنگامی که ربات در حال خاموش شدن است ، سیستم کنترل می تواند به تدریج قدرت موتور پیاده روی را کاهش داده و قدرت موتور پرواز را افزایش دهد.

برنامه ها و نمونه های جهانی واقعی -

در حال حاضر برخی از پروژه های تحقیقاتی و نمونه های اولیه در مورد استفاده از ربات های هیبریدی پیاده روی - پیاده روی وجود دارد. به عنوان مثال ، برخی از روبات های ترکیبی کوچک در مقیاس برای عملیات جستجو و نجات در مناطق آسیب دیده - در حال توسعه هستند. این روبات ها می توانند از طریق آوار و آوار روی زمین قدم بزنند و سپس به هوا بروند تا دید بهتری از منطقه داشته باشند یا به مکانهای غیرقابل دسترسی برسند.

در زمینه اکتشاف ، پرواز - روبات های هیبریدی پیاده روی می توانند در سایر سیارات یا مناطق دور افتاده روی زمین استفاده شوند. آنها می توانند برای جمع آوری نمونه ها و داده ها روی سطح قدم بزنند و سپس به مکان دیگری پرواز کنند تا مأموریت خود را ادامه دهند.

نقش یک تأمین کننده موتور پیاده روی ربات

به عنوان تأمین کنندهموتور راه رفتن ربات، ما دائماً در حال تحقیق و توسعه فن آوری های جدید برای تأمین نیازهای در حال تحول صنعت روباتیک هستیم. ما چالش های پیش روی طراحان پرواز - روبات های هیبریدی پیاده روی را درک می کنیم و متعهد به ارائه راه حل هستند.

ما طیف وسیعی از موتورهای پیاده روی را با ویژگی های مختلف گشتاور و سرعت ارائه می دهیم. مهندسان ما می توانند برای درک نیازهای خاص خود با مشتریان همکاری نزدیکی داشته باشند و مناسب ترین موتور را برای پروژه ربات هیبریدی خود توصیه کنند. علاوه بر این ، ما در حال بررسی توسعه موتورهای دوتایی و همکاری با سایر شرکت ها و موسسات تحقیقاتی برای پیشبرد فناوری پرواز - روبات های هیبریدی پیاده روی هستیم.

پایان

در حالی که استفاده از یک موتور پیاده روی ربات در یک ربات هیبریدی پیاده روی چندین چالش را ارائه می دهد ، راه حل های بالقوه نیز وجود دارد. با ترکیبی مناسب از طراحی موتور ، سیستم های برق و الگوریتم های کنترل ، می توان یک روبات ترکیبی ایجاد کرد که بتواند در هر دو حالت پیاده روی و پرواز کارآمد باشد.

اگر در حال کار روی یک پروژه ربات هیبریدی پرواز هستید یا در مورد ما سؤالی داریدموتور راه رفتن ربات، ما بیش از این خوشحال خواهیم شد که به شما کمک کنیم. برای بحث در مورد نیازهای خود با ما تماس بگیرید و چگونگی ادغام موتورهای ما در پروژه نوآورانه شما را بررسی کنید.

منابع

• Lynch ، KM ، & Park ، FC (2017). روباتیک مدرن: مکانیک ، برنامه ریزی و کنترل. انتشارات دانشگاه کمبریج.
• Sicily ، B. ، & Chatib ، O. (Eds.). (2016). رباتیک اسپرینگر
• RC DORF و RK ROBBINS ، "دستگاه های حرکتی الکترومکانیکی" ، در معرفی مدارهای برقی ، چاپ نهم ، ویلی ، 2019.