Şampiyon bir jimnastikçiye rakip olacak bir dizi hareketle sahip olan bu robot, oldukça hafif ve ters takla atabiliyor. Dört bacağa sahip mini çita robotu, bükülebilen ve dönebilen bacakları ile sağa, sola, yukarı veya aşağı doğru yürüyebiliyor. Robot, ortalama bir kişinin yürüme hızının iki katı kadar engebeli arazide hareket edebiliyor.

Sadece 20 kilo ağırlığında ve yere fırlatıldığında dirsekleriyle hızlıca kung-fu benzeri bir hareket ile kendisini doğru şekilde düzeltebiliyor.

Belki de en etkileyici hareketi ayakta bulunduğu konumdan, 360 derecelik dönüş gerçekleştirebilmesidir. Araştırmacılar, mini çitaların, neredeyse hiç zarar görmeyecek şekilde tasarlandığını, az hasarla geri kazanıldığını iddia ediyor.

Bir uzuv veya motorun kırılması durumunda, kolayca parça değişimi yapılacak şekilde tasarlanmıştır. Robotun bacaklarının her biri, kullanıma hazır parçalar ile tasarlanarak, üç özdeş düşük maliyetli elektrik motoru ile güçlendirilmiştir. Her motor kolayca yenisi için değiştirilebilir.

MIT Makine Mühendisliği Bölümünün teknik bir ortağı olan lider geliştirici Benjamin Katz, “Bu parçaları neredeyse Lego gibi bir araya getirebilirsiniz” diyor.

Araştırmacılar mini çita tasarımını Mayıs ayında yapılan Uluslararası Robotik ve Otomasyon Konferansı’nda sunacaklar. Bu çalışmalarını diğer araştırmacılara ödünç vermeyi amaçlıyorlar.

“Bu robotu yapmamızın en büyük sebebi, deney yapmayı ve çılgın şeyleri denemeyi kolaylaştırmasıdır. Robot süper sağlamdır ve kolayca kırılmaz. Kırılsa bile düzeltmek çok kolay ve pahalı değildir.” diyor Makine Mühendisliği doçenti Sangbae Kim’in laboratuvarında robot üzerinde çalışan Katz.

Kim, mini çitaları diğer araştırma gruplarına ödünç vermek, mühendislere yeni algoritmaları ve manevraları, başka türlü erişemeyebilecekleri oldukça dinamik bir robot üzerinde test etme fırsatı veriyor.

Kim, “Sonunda, her takımın farklı algoritmalara sahip mini bir çitayı kontrol ettiği ve hangi stratejinin daha etkili olduğunu görebildiğimiz bir engelli parkurda robotik köpek yarışı yapabileceğimizi umuyorum.” Diyor.

Mini çita, pahalı, büyük, ağır, zorlu bir robot olan, Çita 3’ün minyatür versiyonundan daha fazlası.

Katz, “Çita 3’te her şey süper entegre, yani bir şeyi değiştirmek istiyorsanız, bir ton yeniden tasarım yapmanız gerekiyor.” Diyor. “Mini çita ile birlikte, başka bir kol eklemek istiyorsanız, bu modüler motorlardan üç veya dört tane daha ekleyebilirsiniz.”

Katz, elektrik motor tasarımı ile parçaları normalde dronlarda ve uzaktan kumandalı uçaklarda kullanılan küçük, ticari olarak temin edilebilir motorlara göre yeniden ayarlayarak geldi.

Robotun 12 motorunun her biri, bir kavanoz kapağının büyüklüğü kadardır. Bu motorlar aşağıdakilerden oluşur: dönen bir manyetik alan oluşturan bir stator veya bobin takımı; statorun üretmesi gereken akım miktarını taşıyan küçük bir kontrol cihazı; stator alanıyla birlikte dönen, bir uzuvu kaldırmak veya döndürmek için tork üreten mıknatıslarla kaplı bir çark; çarkın normalde alacağının altı katı torku sağlayabilmesini sağlayan 6: 1 vites küçültme sağlayan bir dişli kutusu; motorun ve ilişkili uzuvun açısını ve oryantasyonunu ölçen bir konum sensörü.

Her bir ayağa, geniş bir hareket alanı sağlamak için üç motorla güç verilir. Hafif, yüksek torklu, düşük ataletli tasarım, robotun hızlı, dinamik manevralar yapmasını ve zeminde dişlileri veya uzuvları kırmadan yüksek kuvvetli etkiler yapmasını sağlar.

Katz, “Yerdeki kuvvetleri değiştirebilme oranı gerçekten çok hızlı” diyor. “Çalışırken, ayakları sadece bir seferde 150 milisaniye gibi bir süre için yerde duruyor; bu sırada bir bilgisayar ayaktaki kuvveti artırmasını, ardından dengeyi değiştirmesini ve daha sonra kaldırması gereken kuvveti düşürmesini söylüyor. Böylece, her adımda havaya atlamak ya da bir yerde iki ayakla koşmak gibi gerçekten dinamik şeyler yapabilir. Çoğu robot bunu yapamaz, bu yüzden daha yavaş hareket eder. ”

Mühendisler, mini çitayı, birkaç manevradan geçirdi ve ilk olarak MIT Pappalardo Laboratuarı’nın koridorları ve Killian Court’un hafif pürüzlü alanı boyunca koşma yeteneğini test etti.

Her iki ortamda da, dört bacakla saatte yaklaşık 8 km hız yapıyor. Katz, robotun küçük bir ayarlama ile yaklaşık iki kat daha hızlı çalışabileceğini tahmin ediyor.

Ekip, robotu, yoga benzeri çeşitli konfigürasyonlarda germek ve bükmek için ayarlamalar yapıyor. Hareket alanını ve dengesini korurken uzuvlarını ve eklemlerini döndürme yeteneğini göstermek için yönlendiren başka bir bilgisayar kodu yazdılar. Ayrıca robotu, tekme gibi beklenmedik bir güçten kurtulmaya programladılar. Araştırmacılar robotu yere attığında otomatik olarak kapanmasını sağladı.

Katz, “Korkunç bir şeyin ters gittiğini varsayıyor, bu yüzden kapanıyor.” diyor.

Yeniden başlatılacak bir sinyal aldığında, robot önce yönünü belirler, daha sonra dört ayak üzerinde sağa doğru önceden programlanmış bir çömelme veya dirsek ile dönme manevrası yapar.

Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimi (Eecs) Bölümü’nde lisans yapan Katz ve ortak yazar Jared DiCarlo, robotun daha yüksek etkili manevralar alıp alamayacağını merak etti. Geçen yıl aldıkları bir dersten esinlenerek, EECS Profesörü Russ Tedrake tarafından öğrendiler. Mini çitayı ters takla atması için ayarladılar. Katz, “Bunun robot performansının iyi bir testi olacağını düşündük, çünkü çok fazla güç yani tork gerektiriyor.” diyor.

Ekip, robotun dinamiklerini ve aktüatör yeteneklerini içeren ” doğrusal olmayan, çevrimdışı biryörünge optimizasyonu” yazdı ve robotun belirli bir dik yönelimde başlayacağı, 360 ​​derece döndürüldüğü bir yörünge belirledi. Geliştirdikleri program daha sonra her bir motora başlangıç ​​ile bitiş arasındaki her bir zaman diliminde geri tepme işlemini gerçekleştirmek için uygulanması gereken tüm torkları çözdü.

Katz, “İlk denediğimizde, mucizevi bir şekilde çalıştı” dedi.

“Bu süper heyecan verici” diye ekliyor Kim. “Cheetah 3’ün bir ters takla yaptığını düşünün – bu koşu bandını çökertir ve muhtemelen koşu bandını yok eder. Bunu mini çita ile masaüstünde yapabiliriz.”

Ekip, her biri işbirliği yapan gruplara ödünç vermeyi planladıkları, yaklaşık 10 mini çita inşa ediyor ve Kim, yeni fikirler sunabilecek, takas edebilecek ve hatta rekabet edebilecek mühendislerden oluşan küçük bir çita araştırma grubu oluşturmak istiyor.

Bu arada, MIT ekibi daha da etkili bir manevra geliştiriyor.

Katz, “Şimdi bir iniş denetleyicisi üzerinde çalışıyoruz, robotu alıp fırlatıp daha sonra, ayaklarının üzerinde durmasını istiyorum.” Dedi.