神奇的机械自平衡:根本推不倒!

摘要: 瑞士苏黎世联邦理工学院创造出一个可以随意翻转,实现高难度自我平衡的正方体机器人Cubli。它可以通过不断翻转自己走动,还可以单边、单点站立平衡在平面以及斜面上。

08-30 05:43 首页 航空制造网

来源:数控中国论坛

全文共 1143字,阅读需要2.5 分钟



如果一个正立方体可以随意翻转,还可以单点站立,并保持自我平衡,根本推不倒它,是不是感觉好神奇!



▲正方体机器人Cubli


瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)动态系统与控制研究小组创造出一个可以随意翻转,实现高难度自我平衡的正方体机器人Cubli。该机器人的边长大概6英寸(约15厘米),它可以通过不断翻转自己走动;还可以单边、单点站立平衡在平面以及斜面上。



▲触碰它时,会自动调整平衡姿态


Cubli机器人有三个内置的转轮,它们沿着不同的轴调整转速和角动量,从而产生足够的动力来保持立方体的平衡。



原理简单理解为任何物体在旋转时,都会产生一种稳定旋转轴的效果,例如陀螺静置不能站立,但一旦转起来就能立得稳当,而且越快越稳——这就是角动量守恒定律的体现。Cubli机器人中,三个垂直表面的法线方向都被飞轮稳定起来,于是在三维空间里获得了相当的稳定性。


▲Cubli机器人(来源:ETH Zurich)


Cubli机器人主要部件:反应轮,就是中间那个黄色的大圈圈。


▲Cubli机器人来源:ETH Zurich


反应轮作用是由电动马达连接的转轮,根据不同的旋转速度向着惯性的反方向转动,从而达到不倒翁的功能——悬停。




Cubli机器人走动原理:反应轮转动使Cubli机器人只有一条边线与底面接触,达到单边平衡的状态,接着反应轮旋转转动,使Cubli机器人单点站立平衡,这样就达到了走动的目的。


Cubli“走动”(来源:ETH Zurich



▲Cubli机器人“走动”演示



Cubli机器人在完全不借助外力的情况下自行翻滚!


Cubli机器人的工作原理视频

温馨提示:请在WIFI环境下观看!



麻省理工学院(MIT)的一个研究小组创造出另一种盒子机器人“M-blocks”,它可以自行重组。



▲MIT自我组装的M-blocks机器人


M-blocks机器人也是个立方体,有磁铁嵌入在其侧面和边缘,它们不能像Cubli机器人那样保持高度平衡,但它们可以跳到地上到处走来走去。


▲MIT自我组装的M-blocks机器人


M-blocks机器人里含有一个飞轮,可以达到每分钟20,000转的速度,每个M-blocks机器人都可以移动、翻转或进行连跳动作。




M-blocks机器人的每个立方体面包含四对磁铁,以帮助M-blocks机器人彼此排列和连接,并且每个边缘具有一对滚针形磁铁,充当M-blocks机器人的枢轴。


▲M-blocks机器人


接下来,研究人员希望能够建立一个可以编程使用的算法,而不是手动控制M-blocks机器人。 “我们希望数以百计的M-blocks机器人,在地板上随机分布的,他们要能够识别对方,凝聚和自动转变成一个椅子、梯子或桌子等物体“。




M-blocks机器人的视频介绍

温馨提示:请在WIFI环境下观看!



德国牛人也设计了一个平衡装置,不仅可以自动把铁球移动到中心位置,还能通过手动操控,自由定位铁球的位置。




平衡算法和机械组装必须要一定程度上的完美精准结合才能有如此效果,所以不得不佩服德国人的精湛制作技术!


▲平板上放置一个钢球,任意推动钢球都可以平衡


▲将钢球拖到平板一角,松手后钢球回到中心平衡位置


▲将钢球扔到平板上,马上停到平衡位置


▲这个平衡装置可以遥控控制面板的起伏角度


▲无论面板角度如何改变,最终钢球都会停到平衡的位置

? 先进制造技术

?全球航空企业动态
? 技术论坛与会议预告


首页 - 航空制造网 的更多文章: