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Una caduta da un’altezza di quasi 6 metri – il robot Spot di Boston Dynamics ora sembra una creatura morta. Ma si riprenderà, come un animale intelligente, grazie al suo sistema motorio intelligente e al suo meccanismo ingegnoso. L’angolo della gamba del robot Spot è piuttosto interessante. È un design con piegatura all’indietro. Ohh, ora c’è un altro robot che compete con l’originale Spot! La velocità massima che entrambi i robot possono raggiungere è quasi la stessa, ma che dire della sfida di salire le scale?
Questo robot con piegatura in avanti si scontra con le scale, ma la piegatura all’indietro della gamba gli conferisce un chiaro vantaggio, permettendogli di salire.
Una curiosa ragione per cui l’ingegnere di Spot ha scelto un design con piegatura all’indietro è che questo tipo di robot può stringerti la mano piuttosto facilmente.
Raggiungiamo questo straordinario design del robot Spot partendo dal design più semplice possibile. In questo design semplice di Spot, ogni gamba ovviamente necessita di due motori per il suo funzionamento. Queste immagini mostrano chiaramente i dettagli del collegamento dei motori all’articolazione dell’anca. Un sistema di ingranaggi planetari è usato tra il motore e il braccio superiore. Questo serve per la moltiplicazione della coppia. Si può vedere come esso aziona l’arto superiore quando si alimenta il motore. Ora vediamo come è collegato il motore del ginocchio. Lo statore del motore del ginocchio è fissato all’estremità inferiore dell’arto superiore. L’arto inferiore è ora collegato con il rotore del motore del ginocchio. È un sistema interessante. L’arto superiore è supportato da un motore e questo arto supporta un altro motore.
Usando questi 8 motori, si può ottenere qualsiasi angolazione per gli 8 arti. Ora possiamo collegare un controller al robot e variare questi angoli casualmente. Ovviamente, il robot non sarà in grado di fare movimenti significativi se gli forniamo semplicemente angoli casuali. Il robot Spot potrebbe persino bloccarsi.
Possiamo imitare la natura e risolvere questo problema. Qui, stiamo registrando gli angoli degli arti di un cane in diversi istanti mentre cammina. Ora, alimentiamo il robot con questi angoli. Evviva! Il robot si muove in avanti senza problemi.
Tuttavia, con questo design, la carica della batteria di Spot si esaurisce rapidamente. Analizziamo perché succede. Quando il motore dell’anca ruota, deve sollevare anche il peso dell’arto superiore, dell’arto inferiore e del motore del ginocchio. Durante l’operazione di sollevamento della gamba, le varie forze che agiscono sul motore sono mostrate qui. Si può ridurre la potenza richiesta per questo sollevamento semplicemente spostando il motore del ginocchio più vicino al motore dell’anca.
Poiché il peso del motore del ginocchio è più vicino al motore dell’anca, la coppia richiesta si riduce drasticamente. Tuttavia, come controllare l’arto inferiore? È lontano dal motore del ginocchio. La risposta è ovviamente un meccanismo tra il motore del ginocchio e l’arto inferiore. Prima di comprendere questo meccanismo, facciamo una piccola modifica al design così che il fabbisogno di coppia sia leggermente ridotto. Sostituiamo tutte queste gambe ingombranti con gambe sottili in fibra di carbonio. Ora entriamo nel meccanismo che gli ingegneri di Boston Dynamics hanno ideato per azionare l’articolazione del ginocchio.
Per realizzare questo meccanismo, hanno prima esteso l’arto inferiore dietro l’articolazione del ginocchio. Ora, se il motore può fornire un movimento lineare alla punta dell’arto inferiore, esso ruoterà ovviamente. Il modo migliore per produrre un moto lineare da un motore è un meccanismo a vite a ricircolo di sfere. Per una chiara comprensione consideriamo questo bullone collegato direttamente al motore. Quando il motore ruota, il dado e il bullone ruotano insieme come un unico pezzo. Qui non c’è movimento lineare. Tuttavia, quando si blocca il dado si ottiene un moto lineare in uscita dal dado. Anche nel sistema a vite a sfere del robot non ci sarà alcun movimento lineare se il dado a sfere non è bloccato. Ecco perché viene usato un supporto. Il supporto blocca la rotazione del dado a sfere e il dado si muove linearmente. Perfetto, ora l’arto inferiore è controllato con precisione usando un motore posto a distanza.
Questo robot con piegatura in avanti si scontra con le scale, ma la piegatura all’indietro della gamba gli conferisce un chiaro vantaggio, permettendogli di salire.
Una curiosa ragione per cui l’ingegnere di Spot ha scelto un design con piegatura all’indietro è che questo tipo di robot può stringerti la mano piuttosto facilmente.
Raggiungiamo questo straordinario design del robot Spot partendo dal design più semplice possibile. In questo design semplice di Spot, ogni gamba ovviamente necessita di due motori per il suo funzionamento. Queste immagini mostrano chiaramente i dettagli del collegamento dei motori all’articolazione dell’anca. Un sistema di ingranaggi planetari è usato tra il motore e il braccio superiore. Questo serve per la moltiplicazione della coppia. Si può vedere come esso aziona l’arto superiore quando si alimenta il motore. Ora vediamo come è collegato il motore del ginocchio. Lo statore del motore del ginocchio è fissato all’estremità inferiore dell’arto superiore. L’arto inferiore è ora collegato con il rotore del motore del ginocchio. È un sistema interessante. L’arto superiore è supportato da un motore e questo arto supporta un altro motore.
Usando questi 8 motori, si può ottenere qualsiasi angolazione per gli 8 arti. Ora possiamo collegare un controller al robot e variare questi angoli casualmente. Ovviamente, il robot non sarà in grado di fare movimenti significativi se gli forniamo semplicemente angoli casuali. Il robot Spot potrebbe persino bloccarsi.
Possiamo imitare la natura e risolvere questo problema. Qui, stiamo registrando gli angoli degli arti di un cane in diversi istanti mentre cammina. Ora, alimentiamo il robot con questi angoli. Evviva! Il robot si muove in avanti senza problemi.
Tuttavia, con questo design, la carica della batteria di Spot si esaurisce rapidamente. Analizziamo perché succede. Quando il motore dell’anca ruota, deve sollevare anche il peso dell’arto superiore, dell’arto inferiore e del motore del ginocchio. Durante l’operazione di sollevamento della gamba, le varie forze che agiscono sul motore sono mostrate qui. Si può ridurre la potenza richiesta per questo sollevamento semplicemente spostando il motore del ginocchio più vicino al motore dell’anca.
Poiché il peso del motore del ginocchio è più vicino al motore dell’anca, la coppia richiesta si riduce drasticamente. Tuttavia, come controllare l’arto inferiore? È lontano dal motore del ginocchio. La risposta è ovviamente un meccanismo tra il motore del ginocchio e l’arto inferiore. Prima di comprendere questo meccanismo, facciamo una piccola modifica al design così che il fabbisogno di coppia sia leggermente ridotto. Sostituiamo tutte queste gambe ingombranti con gambe sottili in fibra di carbonio. Ora entriamo nel meccanismo che gli ingegneri di Boston Dynamics hanno ideato per azionare l’articolazione del ginocchio.
Per realizzare questo meccanismo, hanno prima esteso l’arto inferiore dietro l’articolazione del ginocchio. Ora, se il motore può fornire un movimento lineare alla punta dell’arto inferiore, esso ruoterà ovviamente. Il modo migliore per produrre un moto lineare da un motore è un meccanismo a vite a ricircolo di sfere. Per una chiara comprensione consideriamo questo bullone collegato direttamente al motore. Quando il motore ruota, il dado e il bullone ruotano insieme come un unico pezzo. Qui non c’è movimento lineare. Tuttavia, quando si blocca il dado si ottiene un moto lineare in uscita dal dado. Anche nel sistema a vite a sfere del robot non ci sarà alcun movimento lineare se il dado a sfere non è bloccato. Ecco perché viene usato un supporto. Il supporto blocca la rotazione del dado a sfere e il dado si muove linearmente. Perfetto, ora l’arto inferiore è controllato con precisione usando un motore posto a distanza.
Tutto ciò che resta da fare è aggiungere un encoder assoluto e sensori di coppia, e questo robot Spot è pronto a muoversi con sicurezza e senza intoppi verso la prossima sfida.
All’inizio di questo video, abbiamo visto un robot Spot avere un incidente. La soluzione per riprendersi da questa posizione è una modifica progettuale interessante. Aggiungiamo un altro motore e colleghiamo il suo rotore al corpo del motore dell’anca. Sembra una disposizione folle, vero? Questo è ciò che accade al motore dell’anca quando il motore di inclinazione è in funzione.
Quando si azionano tutti e quattro i nuovi motori insieme, le gambe si allargano, e il robot appare molto più aggraziato. Questo robot intelligente è ora capovolto. Vediamo come si riprende da questa posizione. L’importanza del terzo motore che abbiamo introdotto – il motore di inclinazione – è abbastanza chiara da questa immagine. Per sapere di più su questo movimento interessante, dai un’occhiata al nostro video dettagliato. Il nostro robot è tornato sulle sue quattro zampe.
Lo schema di camminata che abbiamo visto finora è noto come “movimento al trotto”. I nostri amici pelosi, cani e gatti, camminano in questo modo. Il nostro robot Spot può fare un altro interessante tipo di camminata: il movimento strisciante. Ovviamente, il robot selezionerà questo tipo di schema quando la stabilità è della massima importanza.
Il robot Spot può anche essere equipaggiato con un braccio sulle sue guide di montaggio. Questo braccio include sei motori per 6 gradi di libertà (6 DOF) e una pinza per afferrare oggetti. Per rilevare oggetti, una telecamera è inserita nella pinza in questo modo. Con questo braccio, può facilmente tirare leve nelle industrie o aprire porte in ambienti affollati.
Il robot Spot che abbiamo sviluppato è davvero intelligente. Tuttavia, è interessante sapere che un robot così intelligente fallirà durante una semplice discesa dalle scale, per lo stesso motivo visto nell’introduzione. Abbiamo già visto che le gambe con piegatura all’indietro del robot Spot lo aiutano a salire senza collisioni. Questo significa che, durante la discesa, la gamba piegata all’indietro collide con le scale.
Ecco un trucco per risolvere questo problema. Basta programmare il robot per camminare all’indietro durante la discesa. Ecco perché il robot Spot ha un set di telecamere visive sul retro!
Ora arriva la parte geniale del video – la ragione principale dietro la scelta del design con piegatura all’indietro. Guardate questi animali selvatici, gli angoli delle loro gambe sono esattamente opposti quando consideriamo i loro arti più lunghi. Il signor Jackowski ha optato per un design con piegatura all’indietro per il robot Spot. Siamo in grado di camminare perché le nostre gambe generano una forza di reazione dal suolo. Lo stesso vale per il robot. In un buon design robotico, entrambi i motori dovrebbero resistere a questa forza di reazione o partecipare attivamente al movimento del robot. Quale design ha questa qualità? Per scoprirlo, facciamo un esperimento, ma qui invece dei motori elettrici usiamo molle a torsione. Secondo voi, in quale design entrambe queste molle verranno compresse?
Spero che la maggior parte di voi abbia risposto B. Nel design A, quando applico la forza, la molla 2 non viene né compressa né stirata. Ma, nel design B, entrambe le molle si comprimono.
Questo dimostra che nel design con piegatura all’indietro entrambi i motori avranno un ruolo attivo. È proprio per questo motivo che gli ingegneri di Boston Dynamics hanno scelto il design con piegatura all’indietro per il robot Spot. È facile trovare la ragione dietro a ciò con questa analisi della coppia.
All’inizio di questo video, abbiamo visto un robot Spot avere un incidente. La soluzione per riprendersi da questa posizione è una modifica progettuale interessante. Aggiungiamo un altro motore e colleghiamo il suo rotore al corpo del motore dell’anca. Sembra una disposizione folle, vero? Questo è ciò che accade al motore dell’anca quando il motore di inclinazione è in funzione.
Quando si azionano tutti e quattro i nuovi motori insieme, le gambe si allargano, e il robot appare molto più aggraziato. Questo robot intelligente è ora capovolto. Vediamo come si riprende da questa posizione. L’importanza del terzo motore che abbiamo introdotto – il motore di inclinazione – è abbastanza chiara da questa immagine. Per sapere di più su questo movimento interessante, dai un’occhiata al nostro video dettagliato. Il nostro robot è tornato sulle sue quattro zampe.
Lo schema di camminata che abbiamo visto finora è noto come “movimento al trotto”. I nostri amici pelosi, cani e gatti, camminano in questo modo. Il nostro robot Spot può fare un altro interessante tipo di camminata: il movimento strisciante. Ovviamente, il robot selezionerà questo tipo di schema quando la stabilità è della massima importanza.
Il robot Spot può anche essere equipaggiato con un braccio sulle sue guide di montaggio. Questo braccio include sei motori per 6 gradi di libertà (6 DOF) e una pinza per afferrare oggetti. Per rilevare oggetti, una telecamera è inserita nella pinza in questo modo. Con questo braccio, può facilmente tirare leve nelle industrie o aprire porte in ambienti affollati.
Il robot Spot che abbiamo sviluppato è davvero intelligente. Tuttavia, è interessante sapere che un robot così intelligente fallirà durante una semplice discesa dalle scale, per lo stesso motivo visto nell’introduzione. Abbiamo già visto che le gambe con piegatura all’indietro del robot Spot lo aiutano a salire senza collisioni. Questo significa che, durante la discesa, la gamba piegata all’indietro collide con le scale.
Ecco un trucco per risolvere questo problema. Basta programmare il robot per camminare all’indietro durante la discesa. Ecco perché il robot Spot ha un set di telecamere visive sul retro!
Ora arriva la parte geniale del video – la ragione principale dietro la scelta del design con piegatura all’indietro. Guardate questi animali selvatici, gli angoli delle loro gambe sono esattamente opposti quando consideriamo i loro arti più lunghi. Il signor Jackowski ha optato per un design con piegatura all’indietro per il robot Spot. Siamo in grado di camminare perché le nostre gambe generano una forza di reazione dal suolo. Lo stesso vale per il robot. In un buon design robotico, entrambi i motori dovrebbero resistere a questa forza di reazione o partecipare attivamente al movimento del robot. Quale design ha questa qualità? Per scoprirlo, facciamo un esperimento, ma qui invece dei motori elettrici usiamo molle a torsione. Secondo voi, in quale design entrambe queste molle verranno compresse?
Spero che la maggior parte di voi abbia risposto B. Nel design A, quando applico la forza, la molla 2 non viene né compressa né stirata. Ma, nel design B, entrambe le molle si comprimono.
Questo dimostra che nel design con piegatura all’indietro entrambi i motori avranno un ruolo attivo. È proprio per questo motivo che gli ingegneri di Boston Dynamics hanno scelto il design con piegatura all’indietro per il robot Spot. È facile trovare la ragione dietro a ciò con questa analisi della coppia.