Ülim tasakaal: robot pandi seisma ühe jala peal

Selline pika ridvaga tasakaaluseade oskab teravikul seista ilma keerulise mitme hoorattaga süsteemita. Foto: teadustöö / ETH Zürich

• Selline iseend teraviku peal tasakaalustav masin võib leida kasutust satelliitides.
• Tasakaalustamiseks on vaja vaid üht hooratast.

ETH Zürichi teadlased panid roboti end tasakaalustama peenikese teraviku peal, kasutades selleks vaid üht hooratast. Varem on nad teinud sarnase seadme mitme hoorattaga, kuid ühega saab teha lihtsamaid, kompaktsemaid ja stabiilsemaid masinaid, millele leidub üllatuslikke rakendusi nii Maal kui kosmoses.

Robootikateadlastele oli väljakutseks mittestabiilne süsteem, mis peab seisma nii-öelda ühe jala peal ja tasakaalu hoidma igas suunas. Robootikas lahendatakse seda erinevate ajamitega, kuid ühe hooratta kasutamine nii paljude vabadusastmetega aitaks masinaid muuta palju lihtsamaks ja stabiilsemaks.

Kümme aastat tagasi ehitasid teadlased kuubiku Cubli, mis võis seista nii serva kui nurga peal, kuid selle tasakaalustamiseks kasutati lausa kolme hooratast. Nüüd on aeg kahest loobuda.

Nagu eelkäijal, on ka uuel tasakaalurobotil sees hooratas. Lisarataste asemel on see varustatud tasakaalustuspulgaga. Kui ratast kiirendab elektrimootor, mõjub korpusele reaktsioonimoment, mida kasutatakse süsteemi stabiliseerimiseks.

Süsteem on ehitatud nii, et kahe raskuse pulga otsas keskpunktist kaugemale tõstmisel on inerts ühes suunas suurem kui teises suunas. Selle tulemusena liigub süsteem väiksema inertsiga suunas kiiremini ja suurema inertsiga suunas aeglasemalt. See lubab kuubil stabiliseerida mõlemat suunda üheaegselt ainult ühe hoorattaga, selgitavad teadlased. 

Teadlaste tiim näeb sellisel lahendusel võimalikku rakendust näiteks satelliitide asendi täppisjuhtimisel. Lisaks on tasakaalusüsteem väga lihtne ja stabiilne näiteks kõikvõimalikes tasakaalu hoidvates robotites kasutamiseks.

Ühe hoorattaga kuubi tasakaalusüsteemi arendamise kohta on avaldatud teadustöö, mida võib lugeda siit.