Cztery nogi są lepsze od dwóch. Nietypowy wynalazek z Chin
Naukowcy nieustannie pracują nad robotami, których zadaniem jest usprawnić chód i pomóc tym, którzy albo muszą dźwigać duże ciężary, albo mają kłopoty z poruszaniem się. Inżynierowie z Shenzhen zaprezentowali podejście przypominające centaura.
Zespół z Southern University of Science and Technology w Shenzhen opracował platformę, która działa jak dodatkowa para kończyn zamocowana za plecami użytkownika. To nie klasyczny egzoszkielet na nogach, ale osobne robotyczne nogi połączone z człowiekiem elastycznym interfejsem i znajdujące się z tyłu. Człowiek utrzymuje równowagę i wybiera trasę, a robot wspiera ruch do przodu i dźwiganie.
Konstrukcja korzysta z elastycznego sprzężenia o nieliniowej sztywności między użytkownikiem a robotem. Przy lżejszym obciążeniu połączenie pozostaje bardziej "sztywne", co ułatwia synchronizację kroków. Gdy rośnie ciężar, układ staje się bardziej podatny, dzięki czemu robot może lepiej pochłaniać siły i przejmować większą część pracy związanej z transportem.
Mniejsze obciążenie i większa sprawność
W próbach badacze sprawdzili, ile wysiłku kosztuje marsz z obciążeniem. Przy ładunku 44,09 funta (ok. 20 kg) zużycie energii metabolicznej spadło o ok. 35 proc. w porównaniu z chodzeniem bez wsparcia. Jednocześnie nacisk na stopę zmniejszył się o ok. 52 proc., co wskazuje, że część ciężaru i obciążeń przejęły robotyczne nogi.
Autorzy opisują, że robotyczne nogi potrafiły podtrzymywać ponad połowę przenoszonego ciężaru, zachowując przy tym naturalny wzorzec chodu. System korzysta z planowania trajektorii ruchu i sterowania, aby dopasować się do prędkości oraz kierunku marszu użytkownika i utrzymać stabilny ruch w różnych warunkach.
W badaniach zwrócono też uwagę na stabilność podczas marszu z obciążeniem. Zmienność szerokości kroku zmalała, a sposób chodzenia pozostał zbliżony do chodu bez dodatkowego ciężaru. Według zespołu takie rozwiązanie może wspierać osoby, które regularnie przenoszą sprzęt, m.in. w zadaniach:
- logistyki wojskowej,
- akcji ratowniczych po katastrofach,
- transportu przemysłowego w terenie nierównym.
Osobliwy wygląd rozwiązania i poziom zaawansowania sprawiają, że nieprędko trafi ono do masowej produkcji. Może jednak znaleźć zastosowanie w fabrykach i na magazynach oraz sortowniach.
