1.3 Прыгающие роботы, отличающиеся видом механизма позиционирования после прыжка

Классифицируем механизмы, позволяющие роботу занять вертикальное положение после прыжка, по трем принципам (рисунок 1.11).

Рисунок 1.11 Механизмы переворота робота после прыжка: (А) - изменение конструкции робота; (В) - изменение положения центра масс; (С) - расположение центра масс в нижней части конструкции

Первый принцип (А) заключается в использовании рук или рычагов, перемещающихся после приземления до достижения вертикального положения (minimalist jumping robot, рисунок 1.4). Этот принцип обладает преимуществом при перевороте как на гладких поверхностях, так и на шероховатых, где переворот может быть затруднен. По сравнению с другими решениями, это достаточно эффективно. Его недостаток заключается в том, что необходимы дополнительные приводы и определенное количество энергии для того, чтобы конструкция могла подняться и совершить движение. Дополнительные приводы усложняют конструкцию и потенциально понижают ее надежность.

Второй принцип заключается в перемещении внутренней массы, которая создает крутящий момент и переворачивает систему. Это достаточно простое и эффективное решение, но недостаток заключается в том, что после приземления робот вначале занимает устойчивое положение в перевернутом состоянии, и только после этого привод перемещает внутреннюю массу. Существует вероятность, что робот может застрять в том случае, если ландшафт не достаточно гладкий и крутящий момент, создаваемый перемещением внутренней массы, недостаточен, чтобы преодолеть препятствие.

Данный принцип реализован в роботе Jollbot, показанном на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12 Прыгающий робот Jollbot

Робот Jollbot, который весит 465 г, может активно сжимать сферическую конструкцию, чтобы занять вертикальное положение после приземления, а также изменять направление прыжка за счет поворота своего центра масс вокруг главной оси.

Третий принцип представляет собой пассивный механизм, в котором центр масс системы расположен в нижней части конструкции и создает крутящий момент, позволяющий роботу перевернуться. Т.к. для реализации этого принципа не требуется приводов и подвижных элементов, это является очень простым и энергетически эффективным решением.

1.4 Технико-экономическое обоснование

В данной работе предложена конструкция ноги двуногого прыгающего робота, передвигающегося за счет силы инерции, возникающей за счет высвобождения энергии, накопленной в пружине. Применение такого прыгающего робота возможно в экстремальных условиях, например, при повышенной температуре или высоком радиационном фоне, а также в труднопроходимых местах, при неровной и пересеченной местности, для мониторинга окружающей среды после землетрясений и в других чрезвычайных ситуациях. Робот может перемещаться там, где передвижение колесных или гусеничных устройств невозможно или очень затруднено (глубокие ямы, высокие препятствия и т.п.) К преимуществам разрабатываемого прыгающего робота следует отнести возможность управления высотой прыжка в зависимости от размеров препятствия, которое объекту необходимо преодолеть, и наличие двух ног, что обеспечивает большую по сравнению с другими роботами устойчивость. Это говорит о том, что данный проект актуален.