लेग्ड रोबोट

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एक हेक्सापॉड (रोबोटिक्स)

लेग्ड रोबोट एक प्रकार के मोबाइल रोबोट हैं जो रोबोट को गति प्रदान करने के लिए पैर तंत्र जैसे व्यक्त अंगों का उपयोग करते हैं। वे पहिये वाले रोबोटों की तुलना में अधिक बहुमुखी हैं और कई अलग-अलग इलाकों को पार कर सकते हैं, हालांकि इन फायदों के लिए बढ़ी हुई जटिलता और बिजली की खपत की आवश्यकता होती है। biomimicry के उदाहरण में, टांगों वाले रोबोट अक्सर इंसानों या कीड़ों जैसे टांगों वाले जानवरों की नकल करते हैं।[1]

[2]


चाल और समर्थन पैटर्न

पैरों वाले रोबोट, या चलने वाले वाहन, उबड़-खाबड़ इलाकों में चलने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और संतुलन बनाए रखने के लिए लेग एक्चुएटर्स के नियंत्रण की आवश्यकता होती है, पैर की स्थिति निर्धारित करने के लिए सेंसर और गति की दिशा और गति निर्धारित करने के लिए गति योजना एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है।[3][4] रोबोट के पैरों का जमीन के साथ आवधिक संपर्क को वॉकर की चाल कहा जाता है।

गति बनाए रखने के लिए वॉकर के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को स्थिर या गतिशील रूप से समर्थित किया जाना चाहिए। स्थिर समर्थन यह सुनिश्चित करके प्रदान किया जाता है कि गुरुत्वाकर्षण का केंद्र जमीन के संपर्क में पैरों द्वारा बनाए गए समर्थन पैटर्न के भीतर है। गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के प्रक्षेप पथ को स्थित रखते हुए गतिशील समर्थन प्रदान किया जाता है ताकि इसे इसके एक या अधिक पैरों से बलों द्वारा पुन: स्थापित किया जा सके।[5]


प्रकार

टांगों वाले रोबोटों को उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले अंगों की संख्या के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है, जो उपलब्ध चाल को निर्धारित करता है। कई पैरों वाले रोबोट अधिक स्थिर होते हैं, जबकि कम पैरों वाले रोबोट अधिक गतिशीलता प्रदान करते हैं।

एक पैर वाला

एक-पैर वाले या एक प्रकार का खिलौना रोबोट नेविगेशन के लिए हॉपिंग मोशन का उपयोग करते हैं। 1980 के दशक में, कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय ने संतुलन का अध्ययन करने के लिए एक पैर वाला रोबोट विकसित किया।[6]कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले का साल्टो एक अन्य उदाहरण है।[7][8][9][10]


दो पैरों वाला

Main articles: Humanoid robot and Chicken walker
ASIMO - एक द्विपाद रोबोट

द्विपाद या दो पैरों वाले रोबोट द्विपाद गति प्रदर्शित करते हैं। इस प्रकार, उन्हें दो प्राथमिक समस्याओं का सामना करना पड़ता है:

  1. स्थिरता नियंत्रण, जो रोबोट के संतुलन को संदर्भित करता है, और
  2. गति नियंत्रण, जो रोबोट की चलने की क्षमता को संदर्भित करता है।

द्विपाद प्रणालियों के लिए स्थिरता नियंत्रण विशेष रूप से कठिन है, जिन्हें आराम की स्थिति में भी आगे-पीछे की दिशा में संतुलन (क्षमता) बनाए रखना चाहिए।[1]कुछ रोबोट, विशेष रूप से खिलौने, बड़े पैरों के साथ इस समस्या का समाधान करते हैं, जो गतिशीलता को कम करते हुए अधिक स्थिरता प्रदान करते हैं। वैकल्पिक रूप से, अधिक उन्नत सिस्टम एक इंसान के संतुलन का अनुमान लगाने वाले तरीके से गतिशील प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए accelerometers या जाइरोस्कोप जैसे सेंसर का उपयोग करते हैं।[1]ऐसे सेंसर का उपयोग गति नियंत्रण और चलने के लिए भी किया जाता है। इन कार्यों की जटिलता यंत्र अधिगम के कारण उत्पन्न होती है।[2]

सरल द्विपाद गति का अनुमान एक रोलिंग बहुभुज द्वारा लगाया जा सकता है जहां प्रत्येक पक्ष की लंबाई एक चरण से मेल खाती है। जैसे-जैसे चरण की लंबाई छोटी होती जाती है, भुजाओं की संख्या बढ़ती जाती है और गति एक वृत्त के करीब पहुंचती जाती है। यह कदम की लंबाई की सीमा के रूप में द्विपाद गति को पहिये वाली गति से जोड़ता है।[2]

दो पैरों वाले रोबोट में शामिल हैं:

  • बोस्टन डायनेमिक्स एटलस (रोबोट)
  • खिलौना रोबोट जैसे QRIO और ASIMO।
  • नासा का वाल्कीरी रोबोट, जिसका उद्देश्य मंगल ग्रह पर मनुष्यों की सहायता करना है।[11]* पिंग-पोंग खेलने वाला TOPIO रोबोट।

चार पैर वाला

फ़ाइल:जैव-प्रेरित बिग डॉग चौगुने रोबोट को एक खच्चर के रूप में विकसित किया जा रहा है जो कठिन इलाकों को पार कर सकता है।tiff|215x215px|left|thumb|quadruped रोबोट बिगडॉग को एक खच्चर के रूप में विकसित किया जा रहा है जो कठिन इलाकों को पार कर सकता है।

चतुर्पाद या चार पैरों वाले रोबोट चतुर्पादवाद का प्रदर्शन करते हैं। वे द्विपाद रोबोटों की तुलना में बढ़ी हुई स्थिरता से लाभान्वित होते हैं, विशेषकर गति के दौरान। धीमी गति पर, एक चौपाया रोबोट एक समय में केवल एक पैर हिला सकता है, जिससे एक स्थिर तिपाई सुनिश्चित होती है। चार-पैर वाले रोबोट भी दो-पैर वाले सिस्टम की तुलना में गुरुत्वाकर्षण के निचले केंद्र से लाभान्वित होते हैं।[1]

चार पैर वाले रोबोट में शामिल हैं:

  • टाइटन श्रृंखला, 1980 के दशक से हिरोसे-योनेडा प्रयोगशाला द्वारा विकसित की गई।[1]* गतिशील रूप से स्थिर बड़ा कुत्ता , 2005 में बोस्टन डायनेमिक्स, नासा की जेट प्रोपल्शन प्रयोगशाला और हार्वर्ड यूनिवर्सिटी कॉनकॉर्ड फील्ड स्टेशन द्वारा विकसित किया गया।[12]* बिग डॉग का उत्तराधिकारी, लेग्ड स्क्वाड सपोर्ट सिस्टम।
  • बोस्टन डायनेमिक्स द्वारा स्पॉट
  • एनिमल एंड एनिमल एक्स (खतरनाक क्षेत्रों में विद्युत उपकरण|विस्फोट-रोधी संस्करण) एनीबोटिक्स द्वारा[13]
  • एमआईटी का नया बैक फ़्लिपिंग मिनी चीता रोबोट
  • अलीएंगो[14] यूनिट्री रोबोटिक्स द्वारा
  • स्टैनफोर्ड पपर[15]
  • 8DOF और 12DOF के साथ ओपन डायनेमिक रोबोट इनिशिएटिव रोबोट [16] [17]
  • चलती रीढ़ वाला बॉटकैट-रोबोट [18] [19]
  • बायोरोबोटिक्स प्रयोगशाला से चीता-शावक रोबोट [20][21]
  • बायोरोबोटिक्स प्रयोगशाला से ऑन्सिला रोबोट (खुला स्रोत) [22] [23]
  • डायनेमिक लोकोमोशन ग्रुप से मोर्टी रोबोट [24] [25]
  • एमएबी रोबोटिक्स द्वारा हनी बेजर[26]


छह पैरों वाला

छह पैरों वाले रोबोट, या हेक्सापॉड (रोबोटिक्स), द्विपाद या चतुर्पाद रोबोट की तुलना में अधिक स्थिरता की इच्छा से प्रेरित होते हैं। उनके अंतिम डिज़ाइन अक्सर कीड़ों की यांत्रिकी की नकल करते हैं, और उनकी चाल को समान रूप से वर्गीकृत किया जा सकता है। इसमे शामिल है:

  • तरंग चाल: सबसे धीमी चाल, जिसमें पैरों के जोड़े पीछे से सामने की ओर एक लहर में चलते हैं।
  • तिपाई चाल: थोड़ा तेज़ कदम, जिसमें तीन पैर एक साथ चलते हैं। शेष तीन पैर रोबोट के लिए एक स्थिर तिपाई प्रदान करते हैं।[1]

छह पैरों वाले रोबोट में शामिल हैं:

  • ओडेक्स, 1980 के दशक में ओडेटिक्स द्वारा विकसित 375 पाउंड का हेक्सापॉड। ओडेक्स ने अपने ऑनबोर्ड कंप्यूटरों से अलग पहचान बनाई, जो प्रत्येक पैर को नियंत्रित करता था।[6]* चंगेज, सबसे शुरुआती स्वायत्त छह पैरों वाले रोबोटों में से एक, 1980 के दशक में रॉडनी ब्रूक्स द्वारा एमआईटी में विकसित किया गया था।[1][27]* आधुनिक खिलौना श्रृंखला, हेक्सबग।

आठ पैरों वाला

आठ पैरों वाले रोबोट मकड़ियों और अन्य अरचिन्डों के साथ-साथ कुछ पानी के नीचे चलने वालों से प्रेरित हैं। वे अब तक की सबसे बड़ी स्थिरता प्रदान करते हैं, जिससे टांगों वाले रोबोटों के साथ कुछ शुरुआती सफलताएँ प्राप्त हुईं।[1]

आठ पैरों वाले रोबोट में शामिल हैं:

  • दांते, कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय की एक परियोजना है जिसे माउंट एरेबस का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।[1]* T8X, एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रोबोट है जिसे मकड़ी की उपस्थिति और चाल का अनुकरण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।[28]


संकर

कुछ रोबोट पैरों और पहियों के संयोजन का उपयोग करते हैं। यह मशीन को पहिएदार गति की गति और ऊर्जा दक्षता के साथ-साथ पैर वाले नेविगेशन की गतिशीलता प्रदान करता है। बोस्टन डायनेमिक्स का बोस्टन डायनेमिक्स#हैंडल, दोनों पैरों पर पहियों वाला एक द्विपाद रोबोट, इसका एक उदाहरण है।[29]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 Bekey, George A. (2005). Autonomous robots: from biological inspiration to implementation and control. Cambridge, Massachusetts: MIT Press. ISBN 978-0-262-02578-2.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Wang, Lingfeng.; Tan, K. C.; Chew, Chee Meng. (2006). Evolutionary robotics: from algorithms to implementations. Hackensack, N.J.: World Scientific Pub. ISBN 978-981-256-870-0.
  3. ↑ S. M. Song and K. J. Waldron, Machines that Walk: The Adaptive Suspension Vehicle, The MIT Press, 327 pp
  4. ↑ J. Michael McCarthy (March 2019). Kinematic Synthesis of Mechanisms: a project based approach. MDA Press.
  5. ↑ M. H. Raibert, Legged Robots That Balance. Cambridge, MA: MIT Press, 1986.
  6. ↑ 6.0 6.1 Britton, Peter (September 1984). "Engineering the new breed of walking machines". Popular Science. Vol. 225, no. 3. pp. 67–69.
  7. ↑ Israel, Brett (2016-12-06). "Wall-jumping robot is most vertically agile ever built". Berkeley News. Retrieved 2017-06-07.
  8. ↑ Jason Falconer. "Two-part “stutter jumps" could reduce jumping robot power consumption". 2012.
  9. ↑ Byron Spice. "BowGo! CMU robotics researchers develop a pogo stick that aims high". 2001.
  10. ↑ Liv. "Explosive Pogo Stick Robot Leaps Over 25-Foot Obstacles" Archived 2011-08-06 at the Wayback Machine 2009
  11. ↑ Subbaraman, Nidhi. 2013. "'Hero' Humanoid Valkyrie Is NASA's Newest Biped Robot." Archived 2018-03-22 at the Wayback Machine NBC News. December 11.
  12. ↑ "BigDog - The Most Advanced Rough-Terrain Robot on Earth". Boston Dynamics. Archived from the original on 2017-05-18. Retrieved 2017-06-07.
  13. ↑ "ANYbotics | Autonomous Legged Robots for Industrial Inspection". ANYbotics.
  14. ↑ Chen, Zhongkai. "यूनिट्री". यूनिट्री (in English).
  15. ↑ "Pupper — Stanford Student Robotics". Stanford Student Robotics.
  16. ↑ "डायनेमिक रोबोट पहल खोलें". open-dynamic-robot-initiative.github.io (in English).
  17. ↑ Grimminger, F., Meduri, A., Khadiv, M., Viereck, J., Wüthrich, M., Naveau, M., Berenz, V., Heim, S., Widmaier, F., Flayols, T., Fiene, J., Badri-Spröwitz, A., & Righetti, L. (2020). An Open Torque-Controlled Modular Robot Architecture for Legged Locomotion Research. IEEE Robotics and Automation Letters, 5(2), 3650–3657. https://doi.org/10.1109/LRA.2020.2976639
  18. ↑ "बॉबकैट रोबोट". Bobcat robot, Biorobotics Laboratory EPFL.
  19. ↑ Khoramshahi, M., Spröwitz, A., Tuleu, A., Ahmadabadi, M. N., & Ijspeert, A. (2013). Benefits of an Active Spine Supported Bounding Locomotion With a Small Compliant Quadruped Robot. Proceedings of 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 3329--3334. https://doi.org/10.1109/ICRA.2013.6631041
  20. ↑ "Cheetah-Cub – a compliant quadruped robot". Cheetah-cub, Biorobotics Laboratory EPFL.
  21. ↑ Spröwitz, A., Tuleu, A., Vespignani, M., Ajallooeian, M., Badri, E., & Ijspeert, A. (2013). Towards Dynamic Trot Gait Locomotion: Design, Control and Experiments with Cheetah-cub, a Compliant Quadruped Robot. International Journal of Robotics Research, 32(8), 932–950. https://doi.org/10.1177/0278364913489205
  22. ↑ "ऑन्सिला चौपाया रोबोट". Oncilla robot, Biorobotics Laboratory EPFL.
  23. ↑ Spröwitz, A. T., Tuleu, A., Ajallooeian, M., Vespignani, M., Möckel, R., Eckert, P., D’Haene, M., Degrave, J., Nordmann, A., Schrauwen, B., Steil, J., & Ijspeert, A. J. (2018). Oncilla Robot: A Versatile Open-Source Quadruped Research Robot With Compliant Pantograph Legs. Frontiers in Robotics and AI, 5. https://doi.org/10.3389/frobt.2018.00067
  24. ↑ "एक मृत चार पैर वाला रोबोट". Dynamic Locomotion Group, Max Planck Institute for Intelligent Systems.
  25. ↑ Ruppert, F., & Badri-Spröwitz, A. (2022). Learning plastic matching of robot dynamics in closed-loop central pattern generators. Nature Machine Intelligence, 4(7), 652–660. https://doi.org/10.1038/s42256-022-00505-4
  26. ↑ MAB Robotics. "एमएबी रोबोटिक्स कंपनी की वेबसाइट".
  27. ↑ Brooks, R. (1989). A robot that walks: Emergent behaviors from a carefully evolved network. Neural Computation 1(2): 253-262; reprinted in R. Brooks, Cambrian Intelligence: The Early History of the New AI (Cambridge, Massachusetts: MIT Press), chap. 2.
  28. ↑ Walsh, Michael (2017-02-11). "Giant Robot Spiders Will Soon Rule Us All". Nerdist. Archived from the original on 2017-02-15. Retrieved 2017-06-07.
  29. ↑ Ackerman, Erico Guizzo and Evan (2017-02-27). "Boston Dynamics Officially Unveils Its Wheel-Leg Robot: "Best of Both Worlds"". IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News. Retrieved 2017-06-07.
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