Magnetyczny wspinacz. Roboty wspinające się po pionowych powierzchniach

Widzieliśmy to na filmach. Maszyny pełzające po pionowych ścianach a nawet po sufitach. Widzieliśmy nawet ludzi dokonujących tego samego za pomocą instrumentarium przywierającego do ścian. W rzeczywistości skonstruowanie sprawnie poruszającego się po pionowej powierzchni robota nie jest takie proste.

Robot wspinający się, który mógłby szybko poruszać się po powierzchniach takich jak ściany i sufity, ma większą operacyjną przestrzeń roboczą w porównaniu z innymi robotami naziemnymi. Jednak umiejętności określane ogólnie jako wspinaczka robotów są obecnie ograniczone do małych prędkości lub prostych zadań.

Specjaliści z Koreańskiego Instytutu Zaawansowanych Nauk i Technologii KAIST, Hae-Won Park,Yong Um i Seungwoo Hong, postanowili spróbować przezwyciężyć ograniczenia, konstruując operującego swobodnie, nie na uwięzi, czworonożnego robota wspinaczkowego o nazwie MARVEL (skrót od angielskiej nazwy - "magnetically adhesive robot for versatile and expeditious locomotion"), zdolnego do zwinnego i wszechstronnego poruszania się na podłożach ferromagnetycznych.

MARVEL ma być wykorzystywany w środowiskach i sytuacjach, które wiążą się z pewnym ryzykiem dla człowieka. Jak opisują go twórcy w publikacjach, m.in. w "Science", MARVEL przewyższa znane do tej pory roboty wspinaczkowe pod względem szybkości wspinania i zdolności do wykonywania różnych ruchów. Osiąga najwyższą wśród podobnych maszyn prędkość pionowego i odwróconego chodu.

Najważniejsze zastosowane w konstrukcji ośmiokilogramowego MARVEL-a innowacje to konstrukcja stopy wykorzystująca magnesy elektropermanentne i elastomery magnetoreologiczne, dzięki którym robot może zmieniać właściwości magnetyczne każdej ze swoich stóp, oraz modelowe sterowanie predykcyjne dostosowane do stabilnego wspinania.

W eksperymentach robot osiągnął na sufitach i pionowych ścianach prędkości przemieszczania się odpowiednio 0,5 metra (1,51 długości ciała) na sekundę i 0,7 metra (2,12 długości ciała) na sekundę. Co więcej, robot radził sobie ze złożonymi zadaniami, takimi jak pokonywanie szczelin o szerokości dziesięciu centymetrów, pokonywanie przeszkód o wysokości do pięciu centymetrów oraz przechodzenie z podłogi na ściany i ze ścian na sufity. Konstruktorzy w ramach pokazów zademonstrowali umiejętność MARVEL-a polegającą na wspinaniu się po zakrzywionej powierzchni zbiornika pokrytego farbą grubości do 0,3 milimetra oraz warstwą rdzy i kurzu. Koreańczycy z powodzeniem przetestowali także swojego robota z maksymalnym obciążeniem wynoszącym trzy kilogramy.

MARVEL potrafi również skanować powierzchnie w poszukiwaniu szczelin i otworów. Naukowcy zaprogramowali robota tak, aby omijał lub poruszał się nad takimi przeszkodami. Porównują ten mechanizm do symulowania sposobu, w jaki kot wykorzystuje swoje przednie łapy do analizy obiektów przed poruszaniem się do przodu.

Projekt ma taki cel, by MARVEL lub robot o podobnej konstrukcji zastąpił inspekcje kontrolne i monitorujące prowadzoną przez człowieka na większych wysokościach lub w ciasnych przestrzeniach. W pracy opisującej eksperymenty z MARVEL-em podkreśla się, że konstrukcja ta mogłaby potencjalnie posłużyć do monitoringu obiektów przemysłowych, takich jak budynki o stalowej konstrukcji, mosty, statki lub zbiorniki służące do przechowywania substancji ciekłych lub sypkich.

Mirosław Usidus