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神奇的机械自平衡:根本推不倒!

2016-9-3 14:32| 投稿: lofor

摘要: 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 ...

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!


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