Robot được thiết kế để nhảy cao hơn cả tháp Big Ben

Kỹ thuật robot
20/06/2024 15:20
Chân hình lăng kính nhẹ và lò xo chỉ chịu lực kéo giúp tăng đáng kể hiệu suất và hiệu quả năng lượng của các thiết kế robot nhảy.
aa

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Manchester đã phát triển một thiết kế cho phép robot vượt qua các chướng ngại vật lớn hơn chúng nhiều lần. Họ đã sử dụng kết hợp các mô phỏng trên máy tính, thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và các nguyên tắc toán học.

robot duoc thiet ke de nhay cao hon ca thap big ben
Robot lò xo tiên tiến: Mô hình thực nghiệm và CAD với cơ chế hộp số đang hoạt động.

Hệ thống này đã giúp nhóm tối ưu hóa kích thước, hình dạng và cách sắp xếp các bộ phận của robot để đạt được kết quả mong muốn.

Theo các nhà nghiên cứu, robot nhảy cao nhất hiện nay có thể đạt tới 33 mét, tương đương 110 lần kích thước của chính nó. Robot mới có thể nhảy lên hơn 120 mét trên không trung hoặc 200 mét trên mặt trăng – cao hơn gấp đôi chiều cao của tháp Big Ben.

Chi tiết về nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên tạp chí Mechanism and Machine Theory (Cơ chế và Lý thuyết Máy móc).

Những bước nhảy hiệu quả của robot

Theo truyền thống, robot được thiết kế để di chuyển bằng cách lăn trên bánh xe hoặc đi bằng chân. Tuy nhiên, nhảy là một cách hiệu quả để điều hướng các vị trí có địa hình không bằng phẳng hoặc nhiều chướng ngại vật.

Mặc dù robot nhảy hiện đã có trên thị trường, nhưng thiết kế của chúng bộc lộ một số trở ngại đáng kể, chủ yếu là khả năng nhảy đủ cao để vượt qua các rào cản lớn và phức tạp.

Tiến sĩ John Lo, cộng tác viên nghiên cứu về Robot Vũ trụ tại Đại học Manchester và đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết trong một tuyên bố rằng nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu tìm ra một thiết kế có thể “cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng và hiệu suất của robot nhảy lò xo”.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng robot nhảy thông thường thường phóng mình trước khi giải phóng hoàn toàn năng lượng lò xo tích lũy, điều này giới hạn chiều cao tối đa của chúng và tạo ra những bước nhảy không hiệu quả. Ngoài ra, chúng có xu hướng lãng phí năng lượng bằng cách quay hoặc di chuyển sang một bên thay vì nhảy thẳng lên.

Các nhà nghiên cứu đã đặt mục tiêu loại bỏ những chuyển động không mong muốn này với các thiết kế mới của họ đồng thời duy trì độ cứng và tính toàn vẹn cấu trúc cần thiết.

Tối ưu hóa động lực học bước nhảy

Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu cách các mô hình lò xo lăng trụ và quay nhảy, sử dụng thông tin này để tạo ra mô hình đa vật của một khớp hình thoi cho hệ thống nhảy vật lý.

Theo nhóm nghiên cứu, việc quyết định hình dạng của robot liên quan đến việc lựa chọn giữa lực đẩy dựa trên chân giống như chuột túi hoặc cơ chế giống như piston với một lò xo lớn.

Các tùy chọn hình dạng từ các thiết kế đối xứng đơn giản như kim cương đến các hình thức hữu cơ phức tạp hơn. Sau đó, nhóm nghiên cứu phải quyết định kích thước của robot: robot nhỏ thì nhanh nhẹn, trong khi robot lớn hơn có thể chứa động cơ mạnh hơn để nhảy cao hơn. Tìm kích thước tối ưu có thể có nghĩa là tạo sự cân bằng giữa sự nhanh nhẹn và sức mạnh.

Việc cải tiến thiết kế của nhóm liên quan đến việc phân phối lại khối lượng về phía trên và tối ưu hóa cấu trúc liên kết, mặc dù những cải tiến này phải được điều chỉnh cho phù hợp với từng thiết kế.

Tiến sĩ Ben Parslew, Giảng viên cao cấp về Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ tại Đại học và đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chân nhẹ hơn, có hình lăng trụ và sử dụng lò xo chỉ kéo dài là tất cả những đặc tính mà chúng tôi đã chứng minh để cải thiện hiệu suất và quan trọng nhất là hiệu quả năng lượng của robot nhảy”.

Mặc dù các nhà nghiên cứu đã xác định được một giải pháp thay thế thiết kế khả thi để nâng cao đáng kể hiệu suất, nhưng bước tiếp theo của họ là kiểm soát hướng nhảy và xác định cách sử dụng động năng từ khi hạ cánh để tăng số lần nhảy mà robot có thể thực hiện trên một lần sạc.

Các nhà nghiên cứu cho biết họ cũng sẽ nghiên cứu các phiên bản nhỏ hơn cho các sứ mệnh không gian.

Hồng Minh (Theo interestingengineering)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
BMW đặt hàng hơn 1.700 robot ABB phục vụ sản xuất ô tô thế hệ mới

BMW đặt hàng hơn 1.700 robot ABB phục vụ sản xuất ô tô thế hệ mới

ABB Robotics sẽ cung cấp hơn 1.700 robot công nghiệp cỡ lớn cho BMW Group nhằm phục vụ sản xuất dòng xe thế hệ mới Neue Klasse.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/11/2026: Tuổi Tý vận trình khởi sắc, tuổi Dần cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/11/2026: Tuổi Tý vận trình khởi sắc, tuổi Dần cần thận trọng

Những bí ẩn của khoa học đời sống luôn là chủ đề thu hút sự quan tâm của con người. Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/11/2026 sẽ cùng khám phá vận trình của 12 con giáp trên các phương diện công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe, qua đó mang đến những góc nhìn tham khảo về một ngày mới với nhiều cơ hội và thử thách.
Hàn Quốc dẫn đầu thế giới về mật độ robot công nghiệp

Hàn Quốc dẫn đầu thế giới về mật độ robot công nghiệp

Mật độ robot trong ngành sản xuất toàn cầu tiếp tục lập kỷ lục mới, trong đó Hàn Quốc dẫn đầu với 1.066 robot công nghiệp trên mỗi 10.000 lao động, theo số liệu của Liên đoàn Robot Quốc tế (IFR).
Trường Đại học Điện lực: 60 năm vun đắp nguồn nhân lực cho ngành năng lượng

Trường Đại học Điện lực: 60 năm vun đắp nguồn nhân lực cho ngành năng lượng

Trải qua 60 năm xây dựng và phát triển, Trường Đại học Điện lực từng bước khẳng định vai trò trong đào tạo, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ. Trước yêu cầu chuyển dịch năng lượng và làm chủ công nghệ, nhà trường hướng tới nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, đóng góp vào bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.
Tuyển sinh đại học năm 2027 giảm còn 11 phương thức xét tuyển

Tuyển sinh đại học năm 2027 giảm còn 11 phương thức xét tuyển

Bộ Giáo dục và Đào tạo công bố 11 phương thức xét tuyển đại học áp dụng từ năm 2027, giảm 8 phương thức so với năm trước, đồng thời bổ sung hình thức xét tuyển bằng kết quả học tập và thi tốt nghiệp trung học nghề.
BYD lộ diện bản quyền xe điện siêu nhỏ 2 cửa tối ưu khí động học

BYD lộ diện bản quyền xe điện siêu nhỏ 2 cửa tối ưu khí động học

Tối ưu cấu trúc khí động học và công nghệ chiếu sáng LED, BYD vừa công bố bản quyền mẫu ô tô điện siêu nhỏ 2 cửa dành riêng cho giao thông đô thị.
Trung Quốc dự kiến đầu tư 940 tỷ USD cho chuyển đổi năng lượng trong năm 2026

Trung Quốc dự kiến đầu tư 940 tỷ USD cho chuyển đổi năng lượng trong năm 2026

Trung Quốc dự kiến chi khoảng 940 tỷ USD cho chuyển đổi năng lượng trong năm 2026, tiếp tục dẫn đầu thế giới về quy mô đầu tư.
Hợp tác 3 Nhà thúc đẩy thương mại hóa kết quả nghiên cứu khoa học

Hợp tác 3 Nhà thúc đẩy thương mại hóa kết quả nghiên cứu khoa học

Mô hình liên kết Nhà nước, Nhà trường, Doanh nghiệp được định hướng theo cách tiếp cận mới: doanh nghiệp và cơ quan quản lý đặt bài toán, trường đại học và viện nghiên cứu phát triển giải pháp, Nhà nước hỗ trợ nguồn lực và chia sẻ rủi ro.
COP31: Bốn quốc gia ký thỏa thuận phát triển hành lang năng lượng xanh

COP31: Bốn quốc gia ký thỏa thuận phát triển hành lang năng lượng xanh

Azerbaijan, Thổ Nhĩ Kỳ, Georgia và Bulgaria đã ký thỏa thuận hợp tác phát triển hành lang năng lượng xanh tại Hội nghị COP31, hướng tới xây dựng tuyến truyền tải điện tái tạo từ khu vực Biển Caspi đến thị trường châu Âu, góp phần đa dạng hóa nguồn cung và tăng cường an ninh năng lượng khu vực.
Năng lượng tái tạo giá rẻ chưa giúp giảm hóa đơn tiền điện: Bài học từ Hy Lạp

Năng lượng tái tạo giá rẻ chưa giúp giảm hóa đơn tiền điện: Bài học từ Hy Lạp

Dù sản lượng điện tái tạo liên tục tăng, doanh nghiệp công nghiệp tại Hy Lạp vẫn phải chịu chi phí điện cao hơn Trung Quốc và bang Texas (Mỹ) do những hạn chế về lưới điện, thiếu năng lực lưu trữ và chi phí vận hành thị trường cân bằng điện.
master