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Ein Sturz aus fast 6 Metern Höhe – der Spot-Roboter von Boston Dynamics sieht jetzt aus wie eine tote Kreatur.
Aber er richtet sich wie ein intelligentes Tier mithilfe seiner smarten Motoranordnung und seines Mechanismus wieder auf.
Der Winkel des Spot-Roboterbeins ist besonders interessant: Er ist nach hinten gebogen.
Ohh, Jetzt gibt es einen Konkurrenten für den originalen Spot-Roboter!
Die Höchstgeschwindigkeit beider Modelle ist fast gleich, doch wie meistern sie die Treppen-Herausforderung?
Der vorwärts gebogene Roboter kollidiert mit den Stufen, während das rückwärts gebogene Bein mühelos klettert.
Ein lustiger Grund für ein nach hinten gebogenes Design war, dass der Roboter so leicht die Hand geben kann.
Lasst uns dieses erstaunliche Spot-Roboter-Konzept Schritt für Schritt erkunden, beginnend mit dem einfachsten Design.
Bei diesem Aufbau benötigt jedes Bein zwei Motoren.
Diese Visualisierungen zeigen die Motorverbindung am Hüftgelenk. Ein Planetengetriebe zwischen Motor und Oberarm vervielfacht das Drehmoment.

Sie können sehen, wie es die obere Extremität betreibt, wenn Sie den Motor einschalten.
Nun, lassen Sie uns sehen, wie der Knie-Motor verbunden ist. Der Stator des Knie-Motors ist am unteren Ende der oberen Extremität befestigt.
Die untere Extremität ist nun mit dem Rotor des Knie-Motors verbunden. Das ist eine interessante Anordnung.
Mit diesen 8 Motoren können Sie jeden Winkel für die 8 Gliedmaßen erreichen.

Wir können jetzt einen Controller an den Roboter anschließen und diese Winkel zufällig variieren.
Es ist klar, dass der Roboter keine sinnvollen Bewegungen ausführen kann, wenn wir ihm einfach zufällige Winkel zuführen.
Der Spot-Roboter könnte sogar stecken bleiben.
Die Natur liefert die Lösung. Wir zeichnen die Beinwinkel eines gehenden Hundes auf und füttern den Roboter damit – Hurra! er läuft reibungslos vorwärts.
Doch mit diesem Design entlädt sich die Batterie von Spot schnell. – warum? Beim Drehen hebt der Hüftmotor Ober- und Unterschenkel samt Knie-Motor.
Während des Beinhebens sind die verschiedenen Kräfte, die auf den Motor wirken, hier dargestellt.
Sie können die für dieses Heben benötigte Leistung reduzieren, indem Sie den Kniemotor einfach näher an den Hüftmotor heranbewegen.

Da das Gewicht des Knie-Motors näher am Hüftmotor ist, reduziert sich das benötigte Drehmoment drastisch.

Doch wie steuert man den Unterarm? Er ist weit vom Kniemotor entfernt.
Die Antwort ist offensichtlich ein Mechanismus zwischen dem Kniemotor und der unteren Extremität.

Bevor wir diesen Mechanismus verstehen, nehmen wir eine kleine Designänderung vor, damit der Drehmomentbedarf etwas reduziert wird.
Sehen wir uns den Boston-Dynamics-Mechanismus fürs Knie an. Dazu verlängerten die Entwickler zuerst den Unterschenkel hinter das Gelenk.
Erhält die Spitze des Unterschenkels eine lineare Bewegung, wird er sich offensichtlich drehen.
Der beste Weg, um eine lineare Bewegung von einem Motor zu erzeugen, ist ein Kugelgewindetrieb.
Zum besseren Verständnis betrachten wir diese Schraube, die direkt mit dem Motor verbunden ist.
Wenn sich der Motor dreht, drehen sich Mutter und Schraube zusammen als ein einziges Teil. Es gibt hier keine lineare Bewegung.
Wenn Sie jedoch die Mutter arretieren, erhalten Sie eine lineare Ausgangsbewegung von der Mutter.
Auch bei der Kugelgewindetriebsanordnung des Roboters gäbe es keine lineare Bewegung, wenn die Kugelgewindemutter nicht arretiert wäre.

Ein Kugelgewindetrieb wandelt Rotation in Linearbewegung; wird die Mutter arretiert, fährt sie linear aus – sonst nicht.
Deshalb wird ein Träger verwendet. Der Träger arretiert die Drehung der Kugelgewindemutter und die Kugelgewindemutter bewegt sich linear.
Perfekt, jetzt wird die untere Extremität mit einem weit entfernten Motor genau gesteuert.
Es bleibt nur noch, einen absoluten Encoder und Drehmomentsensoren hinzuzufügen, und dieser Spot-Roboter ist bereit, makellos und selbstbewusst in seine nächste Herausforderung zu schreiten.