Бионические роботы имитируют физиологическую структуру или функциональные характеристики биологических организмов, найденных в природе, и часто проектируются с учетом конкретного инженерного применения. В настоящее время сильная мобильность на местности и эффективные механизмы движения являются основными направлениями развития бионических роботов. Змеи — это безногие рептилии, обладающие превосходной мобильностью в сложных условиях, что расширяет потенциальные применения бионических змеиных роботов.
Исследователи из Чанчуньского университета науки и технологии изучили контактную механику змей в различных средах, а также фрикционные свойства их чешуи, что послужило основой для разработки робота в форме змеи. Вначале исследователи использовали трехмерную систему захвата движения NOKOV для анализа движений змей в влажных и сухих условиях, на поверхностях наждачной бумаги с различной шероховатостью и на гладких плоскостях. Затем был получен модель движения змей и разработаны устройства для тестирования фрикционной контактной механики змей. Четыре оптические камеры захвата движения Mars 4H были использованы для покрытия заранее заданной испытательной зоны в виде канала.
Figure 1 - Система захвата движений NOKOV и тестовый канал
Из-за кинематических характеристик и структуры тела красной цепочной змеи, использованной в ходе эксперимента, отражающие маркеры были размещены на голове, середине и хвосте змеи. Эти маркеры отслеживались системой захвата движений для сбора данных о движении змеи.
Figure 2 – Красная змея с прикрепленными отражающими маркерами
В эксперименте змею направили к маленькому отверстию на стороне канала, и ей позволили войти в канал и двигаться свободно. Местоположения каждого маркера на змеях фиксировались камерами и сохранялись в программном обеспечении вместе с другими данными, собранными от того же маркера. Частота дискретизации инфракрасной оптической системы захвата движения NOKOV была установлена на уровне 180 Гц.
С обширными данными, собранными системой захвата движений KOKOV, исследователи разработали устройство для тестирования кинематической контактной механики змей для дальнейших исследований. Объединив собранные данные о характеристиках движения, контактной механике и性能 трения чешуи змеи, была создана и проанализирована модель механизма движения. Эта модель может служить точной ссылкой при проектировании змееобразных бионических роботов, адаптированных к сложным условиям среды.
Figure 3 - Движение красной змеи через канал
Библиография:
Room820, China Minmetals Tower, район Чаоян, Пекин
info@nokov.cn
+ 86-10-64922321
