Робот-колесо Gyrover собирается ездить по Луне

Речь пойдёт о роботе, передвигающемся на одном колесе. Собственно, колесом этот робот и является. Ездит по земле и воде, стоит и разворачивается на месте, наклоняется в нужном направлении. Это может показаться странным, но областей применения у робота-колеса навалом: от наблюдения за врагом до исследования Луны.

После того, как мы провели тест-драйв самоката Segway и убедились, что со своих двух колёс он не падает, а также узнали об аналогичных способностях гирокара Шиловского, то посчитали, что гироскопическим эффектом теперь уже никого не удивишь.

 

 

Казалось, дальше некуда, но робот-колесо доказывает, что это не так.

Робот-колесо называется "Гировер" (Gyrover), а первый его опытный образец появился на свет в 1999 году. Отцов у "Гировера" как минимум двое – это американский учёный Бенджамин Браун (Benjamin Brown) и китайский профессор Яншэн Сюй (Yangsheng Xu).

Браун трудится в институте робототехники в университете Карнеги Меллона (Carnegie Mellon University), где работал и Сюй, пока не перебрался на ПМЖ в Гонконг.

Бена Брауна больше всего интересуют электромеханические системы и роботы.

Там он устроился в робототехнический департамент Китайского университета (Department of Automation and Computer-Aided Engineering The Chinese University of Hong Kong). Впрочем, на новом месте Сюй Gyrover не забросил, продолжает над ним работу.

В общем, робот-колесо катается в основном по территории университетского городка Карнеги Меллона, четвёртый год приводя во всё больший восторг студентов и преподавательский состав.

По словам тех, кто это видел, когда робот заваливается на бок, колесо начинает медленно двигаться по спирали, как не смирившаяся со своей судьбой упавшая на землю монетка. Поднимаясь всё выше и выше, робот возвращается в вертикальное положение. Игривое такое колесо.

Покончив с рассказом об авторах проекта, переходим к их детищу. Строя концепцию "Гировера", Браун и Сюй оттолкнулись от парадокса: факторы, формирующие статическую стабильность, могут противоречить стабильности динамической. Проще говоря, транспортное средство на четырёх колесах статически очень устойчиво, но в динамике может опрокинуться.

	Профессор Сюй не прочь воспользоваться пластиковыми стаканчиками.

С другой стороны, велосипед или мотоцикл статически непостоянны, но достигают динамической стабильности во время движения. Поразмыслив логически, создатели "Гировера" пришли к выводу, что можно ограничиться одним единственным колесом. За основу они взяли принцип гироскопической прецессии, примером которой может быть обычное колесо, катящееся под горку.

Кстати, Браун говорит, что когда был подростком, работал на бензоколонке. От нечего делать от спускал под горку старые покрышки, и увиденная несколько раз стабильность его сильно вдохновила.

Таким образом, Gyrover – это колесо с пневматической шиной, приводящееся в движение вращающимся со скоростью 12 тысяч оборотов в минуту моховиком – стабилизирующим гироскопом – и, конечно, электродвигателем. Это неголономная и нелинейная система.

Нынешний "Гировер" – уже третий по счёту. Для первых экспериментов авторы проекта взяли самые доступные компоненты, изъяв их из купленных в магазине игрушек радиоуправляемых самолётов и машинок.

Gyrover I был таким же прозрачным, как Gyrover III (фото acae.cuhk.edu.hk).

Из всего этого удалось собрать двухкилограммовое "транспортное средство" диаметром 29 см, контролируемое дистанционным управлением. Первый "Гировер" имел хорошую стабильность, развивал скорость более 10 км/час, в том числе по относительно грубым поверхностям, и мог въехать на 45-градусную горку.

Но и недостатков у первенца обнаружилось множество: недостаток упругости и уязвимость к повреждениям самого колеса, чрезмерное энергопотребление, неадекватный вращающий момент и так далее.

Через два месяца при создании второго "Гировера" большая часть проблем была решена. При том же весе диаметр колеса увеличился до 34 см. Гироскоп, размещённый в вакуумной камере, сократил потребление энергии на 80%, что удлинило жизнь батареи с 10 минут до часа.

Была специально разработана пневматическая шина, которая защитила механизм от разнообразных повреждений. Внутренности робота дополнились множеством датчиков, контролирующих всё, что только можно. Кроме всего прочего, "Гировер II" неплохо показал себя на воде.

Третий образец был закончен в апреле 2003 года. Он уже обрёл встроенный компьютер для автономной работы, а также дополнительные датчики. Последний "Гировер" Браун продемонстрировал японской конструкторской корпорации Shimizu, которой была необходима новая концепция робота для исследования Луны.

	Второй "Гировер" был защищён шиной, похожей на подушку (фото acae.cuhk.edu.hk).

По его мнению, 9-метровая надувная модель со встроенными камерами и радарами подошла бы для этой цели идеально. И в самом деле: кажется, что робот-колесо – это вещь в себе, но для той же лунной картографии или сбора изображений он вполне сгодится.

Совершенствование продолжается, так что мы вправе ожидать рождения Gyrover IV. Авторы не отметают и возможности разработки одноколёсного велосипеда, стабилизированного гироскопами.

Правда, оснащать "Гировер" руками или чем-то ещё, чтобы превратить его в универсального робота, Браун не хочет. Говорит, что тогда "потеряется вся красота проекта".

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru