Wheelbot: Symetrická jednokolka s reakčními koly

Datum 22.08.2022

Foto: René Geist

Jednokoloví roboti s reakčními koly mají velmi jednoduchou konstrukci a mohou je snadno sestavit jak zkušení vývojáři v oblasti robotiky, tak i studenti. Navzdory své jednoduchosti jsou jednokolky s reakčními koly poměrně obtížně ovladatelné. To z nich dělá obzvláště vhodné testovací prostředí pro výzkum robotických sítí a řídicích metod založených na učení.

Právě takovou symetrickou jednokolku s reakčním kolem zvanou Wheelbot se podařilo vyvinout vědcům z Univerzity RWTH Aachen a z Institutu Maxe Plancka pro inteligentní systémy (MPI-IS) ve Stuttgartu. Informoval o tom portál TechXplore.com Tento unikátní robot byl vyroben kombinací hotových a 3D tištěných komponent.

Stejně jako kola jednokolky má Wheelbot valivé kolo, které zabraňuje jeho převrácení při podélném pohybu. V případě této jednokolky robot obsahuje také reakční kolo, které zabraňuje převrácení v příčném směru jak ukazuje video.

“Naše výzkumná skupina pracuje na pomezí datové vědy a inženýrství. Jeden konkrétní směr našeho výzkumu se zaměřuje na kombinaci poznatků z teorie řízení se strojovým učením,” uvedl pro Tech Xplore René Geist, člen Trimpeho týmu v Cáchách a vedoucí výzkumný pracovník Wheelbotu. “Testovací zařízení, jako jsou kyvadla, robotická ramena a kvadrokoptéry, nám pomáhají ověřit, zda jsou teoretické předpoklady, z nichž algoritmus vychází, v praxi použitelné.”

U reakčních kol platí, že když se rotor motoru (připojený ke kolu) otáčí ve směru hodinových ručiček, stator motoru (připojený ke zbytku Wheelbotu) se otáčí proti směru hodinových ručiček. Roboty, které vyvažují pomocí reakčního kola, se liší od robotů, které k vyvažování využívají gyroskopy. V gyroskopu se rychle se otáčející kolo otáčí kolmo ke směru své rotace a vytváří vyvažovací momenty v důsledku zachování momentu hybnosti. V reakčním kole se tyto účinky projevují také, ale jsou nepatrné ve srovnání s reakčními momenty. Reakční momenty vznikají přímo uvnitř kola a směřují rovnoběžně se směrem otáčení kola.

V budoucnu by se Wheelbot mohl používat ve vzdělávacím i výzkumném prostředí k testování robotických řídicích sítí, algoritmů strojového učení a dalších modelů.

Milan Matějíček
zdroj: TechXplore