Теги → пружины

Disney познакомила с прототипом своего прыгающего робота

Специалисты исследовательской лаборатории Disney в очередной раз демонстрируют результаты своей научной деятельности с весьма сомнительным потенциалом для практического применения, однако с крайне интригующей и привлекающей внимание концепцией. 

Инженеры Disney решили воплотить в жизнь идею перманентно скачущего робота, вероятно вдохновившись для этого мультипликационным сериалом про Винни-Пуха, а именно — персонажем по имени «Тигра». Последний любил перемещаться скачками, используя в качестве пружинного механизма свой хвост. Нестандартный способ передвижения Тигры был положен в основу роботизированного устройства, за движение которого отвечает линейный эластичный параллельный привод. 

Базовыми компонентами механизма, обеспечивающего скачкообразное перемещение, выступают электромагнитный привод (звуковая катушка) и пара пружин. Внешне устройство напоминает собой технически усовершенствованный тренажёр пого-стик, оснащённый электроникой для автоматизации процесса и балансировки. 

Платформа в верхней части робота Disney включает в себя центральный микрокомпьютер, а также набор датчиков и аккумуляторную батарею. Программный алгоритм, командующий сервомоторами и обеспечивающий необходимую устойчивость механизму, позволяет устройству сделать около 19 прыжков до момента потери равновесия с последующим падением. Такого результата удалось достичь благодаря тщательной 3D-симуляции поведения обозначенной системы.

Что касается выхода коммерческой версии «робота-прыгуна», который мог бы иметь успех будучи стилизованным под оригинальную игрушку в виде диснеевского Тигры, то разработчики такой вариант пока не рассматривают.

Пружинные экзоноги позволят снизить нагрузку и уменьшить на 7 % затраты энергии при ходьбе

Чтобы ходить правильно, экономя при передвижении силы, американские учёные предлагают использовать специальную конструкцию наподобие экзоскелета. Представленное устройство, в отличие от классической модели вспомогательного каркаса, не имеет электро- или любого другого мотора.

В основе разработанного инженерами из университета Карнеги-Меллона и университета Северной Каролины приспособления лежит обычная пружина, которая за счёт точно рассчитанного крепления элементов рассматриваемой системы — специальных фиксаторов в районе голеностопа и на уровне икроножной мышцы — позволяет добиться желанного результата и при этом незначительно ограничивает манёвренность. По крайней мере, не сковывает движения при обычной ходьбе, если судить по представленным видеоматериалам.  

www.washingtonpost.com

www.washingtonpost.com

Несмотря на кажущуюся громоздкость устройства, пружинный экзоскелет из углеродного волокна весит не более 500 г. Его применение способствует 7-процентной экономии затрачиваемой на ходьбу энергии, что эквивалентно уменьшению массы переносимого на себе снаряжения сразу на 4,5 кг. Предварительные тестирования уже подтвердили эффективность конструкции и тот факт, что задействование экзоскелета поначалу хоть и приводит к небольшому дискомфорту, но уже спустя короткий промежуток времени испытуемые перестают заострять внимание на прикреплённый к их ногам механизм. 

На реализацию проекта авторы, казалось бы, такого простого и не слишком продвинутого с технической точки зрения устройства, потратили почти 8 лет, досконально исследовав для этого поведение мышц и сухожилий во время передвижения.  

И хотя сама система, продемонстрированная на видео, не позволяет замаскировать её брюками или другим предметом одежды, разработчики надеются в конечном итоге модернизировать устройство для его незаметного повседневного ношения. Конечной целью инициативы, которая даже в виде представленного прототипа может стать полезной для страдающих от лишнего веса и начинающих спортсменов, является изготовление экзоскелета для людей с проблемами моторики и опорно-двигательной системы.

phys.org

phys.org

Пружины из нанотрубок избавят человечество от аккумуляторов

Пружины из нанотрубок могут выступать в качестве аккумулятора механической энергии, который, в отличие от электрического, не подвержен воздействию окружающей среды и может хранить энергию неограниченно долго. К такому многообещающему выводу пришли исследователи Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology), экспериментируя с кремниевыми нанотрубками. Обычные стальные пружины не могут конкурировать с аккумуляторами, поскольку уступают по удельной энергоемкости. Однако, если заменить сталь нанотрубками, этот показатель возрастет в 1000 раз и будет сопоставимым с электрическими накопителями. Группа исследователей под руководством Кэрола Ливермора (Carol Livermore) использовали «пружины», состоящие из нескольких миллионов нанотрубок. Толщина такого «накопителя» составляет несколько нанометров, а длина не превышает миллиметра.
нанопружина из кремниевых нанотрубок
Неоспоримым преимуществом таких механических аккумуляторов является неограниченно долгое хранение энергии без потерь и абсолютная невосприимчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды (влажность, температура и другое). Разумеется, что до полной замены литий-ионных аккумуляторов «нанопружинами» пока далеко, и основная проблема заключается в преобразовании механической энергии в электрическую. Каждый такой накопитель придется снабжать миниатюрным электрогенератором. Впрочем, во многих случаях можно использовать накопленную энергию напрямую, минуя преобразование и соответствующие потери. «Нанопружины», к примеру, могут служить источником энергии для микродвигателей в MEMS-устройствах, а в перспективе и в более крупных системах. Примечательно еще одно свойство такого механического аккумулятора – возможность практически мгновенного «заряда» и постепенного «разряда» через систему редукторов, как в часовом механизме. В настоящее время исследователи работают над созданием более длинных «нанопружин» и даже целых систем из них. Материалы по теме: - IT-Байки: солнечное электричество из нанотрубок;
- Искусственные мышцы на основе нанотрубок;
- Нанотрубки научились видеть свет.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥