يعد ابتكار الروبوت المتحرك من KAIST أعجوبة لصناعة البناء والتشييد
طور الخبراء في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) روبوتًا رائدًا للمشي يُعرف باسم MARVEL.
MARVEL هو روبوت مشي رباعي الأرجل قادر على تسلق الجدران والأسقف الفولاذية بسرعات عالية بسبب خصائصه اللاصقة المغناطيسية المتقدمة.
من المحتمل أن تحتوي الروبوتات المتحركة على عدد كبير من التطبيقات، مثل كونها مبرمجة لإجراء عمليات الفحص والإصلاح ومهام الصيانة على الهياكل الفولاذية الكبيرة، بما في ذلك السفن والجسور وأبراج النقل والمخازن الكبيرة ومواقع البناء.
نُشر البحث بعنوان ” التسلق السريع والمتعدد الاستخدامات على الأسطح المغناطيسية باستخدام روبوت رباعي الأرجل ” في مجلة Science Robotics.
يعزز EPM وMRE قدرات الروبوت المتحرك
تستخدم الروبوتات التقليدية لتسلق الجدران عجلات أو مسارات لا نهاية لها، مما يحد من قدرتها على الحركة على الأسطح ذات الدرجات أو المخالفات.
على النقيض من ذلك، فإن روبوتات المشي للتسلق زادت من قدرتها على الحركة ولكن سرعاتها أبطأ بشكل ملحوظ ولا يمكنها أداء حركات مختلفة.
لكي يكون الروبوت الذي يمشي أسرع، يتطلب نعل القدم قوة التصاق قوية ويجب أن يكون قادرًا على التحكم في الالتصاق للانتقال بسرعة من الالتصاق بالسطح إلى التحرك بعيدًا عنه.
من الضروري أيضًا الحفاظ على قوة الالتصاق على سطح خشن أو غير مستو.
للتغلب على هذه المشكلات، طور الباحثون نعلًا للقدم يمكنه تشغيل وإيقاف قوة الالتصاق المغناطيسية بسرعة مع الحفاظ على قوة التصاق عالية على سطح غير مستوٍ باستخدام مغناطيس كهربي دائم (EPM) والمطاط الصناعي المرن المغنطيسي (MRE).
EPM هو جهاز يمكنه تشغيل وإيقاف القوة الكهرومغناطيسية بقوة قليلة. ميزة EPMs على المغناطيسات الكهربائية التقليدية هي أنها لا تتطلب طاقة للحفاظ على القوة المغناطيسية.
يتميز EPM الجديد للفريق بترتيب هيكل مستطيل، مما يسمح بتبديل أسرع مع خفض الجهد المطلوب للتبديل مقارنةً بالمغناطيسات الكهربائية الموجودة بشكل كبير.
MRE عبارة عن مادة مرنة مصنوعة عن طريق دمج عامل استجابة مغناطيسي مثل مسحوق الحديد مع مادة مرنة مثل المطاط.
نجح الفريق في زيادة قوة الاحتكاك دون تقليل القوة المغناطيسية لنعل الروبوت المتحرك من خلال تغطية النعل بالتصوير بالرنين المغناطيسي.
يزن النعل الجديد 169 جرامًا فقط، مما يوفر قوة إمساك تبلغ حوالي 535 نيوتن (N) وقوة احتكاك تبلغ 445 نيوتن – قوة إمساك كافية لرجل آلي رباعي الأرجل يزن 8 كجم.
535 نيوتن محولة إلى كجم تساوي 54.5 كجم، و445 نيوتن تساوي 45.4 كجم.
هذا يعني أنه حتى لو تم تطبيق قوة خارجية تصل إلى 54.5 كجم في الاتجاه الرأسي وما يصل إلى 45.4 كجم في الاتجاه الأفقي، فإن نعل الروبوت لن ينفصل عن اللوحة الفولاذية.
كيف كان أداء MARVEL؟
تسلق الإنسان الآلي جدارًا رأسيًا بسرعة عالية تبلغ 70 سم في الثانية وسار بفاعلية وهو معلق رأسًا على عقب من السقف بسرعة قصوى تبلغ 50 سم في الثانية – وهو رقم قياسي عالمي جديد.
أظهر الفريق أيضًا أن MARVEL يمكن أن تتسلق بسرعة تصل إلى 35 سم، حتى على الأسطح المطلية والمتسخة بالغبار والأسطح الملوثة بالصدأ لخزانات المياه، مما يدل على أدائها الاستثنائي في سيناريوهات العالم الحقيقي.
علاوة على ذلك، تم إثبات أن MARVEL لم تعرض سرعة عالية فحسب، بل يمكنها أيضًا التبديل من الأرضية إلى الجدار ومن الجدار إلى السقف، والتغلب بسهولة على العوائق التي يبلغ ارتفاعها 5 سم البارزة من الجدران.
استنتج يونغ أم، طالب الدكتوراه في قسم الهندسة الميكانيكية في KAIST وأحد المؤلفين المشاركين الأوائل للبحث: “باستخدام نعال مغناطيسية مكونة من EPM وMRE والنموذج غير الخطي للتحكم التنبئي المناسب بالنسبة للتسلق، يمكن للإنسان الآلي التحرك بسرعة عبر مجموعة متنوعة من الأسطح المغناطيسية الحديدية بما في ذلك الجدران والسقوف، وليس فقط الأرضية المستوية.
“نعتقد أن هذا سيصبح حجر الزاوية الذي سيزيد من التنقل والأماكن التي يمكن أن تغامر بها الروبوتات المتنقلة.
يمكن استخدام هذه الروبوتات بشكل جيد في تنفيذ المهام الخطرة والصعبة على الهياكل الفولاذية في أماكن مثل ساحات بناء السفن “.
المصدر: innovationnewsnetwork
إقراء ايضا:
