Необычный робот SIMbot оснастили почти идеальным сферическим двигателем
Последняя версия SIMbot обладает столь же изящным мотором с только одной двигающейся частью – шаром.
Сферический индукционный двигатель (spherical induction motor, или SIM) Холлис придумал совместно с Масааки Кумагаи (Masaaki Kumagai), профессором инженерии Университета Тохоку Гакуина.
Такое устройство исключает использование механических приводных систем, которые используются в предыдущих версиях шароботов. Из-за этого исключительного решения SIMbot нуждается в меньшем техническом обслуживании и менее прочих подвержен механическим повреждениям.
Новый двигатель может перемещать шар в любом направлении. Электронное управление балансирует конструкцию SIMbot поверх шара.
В целом индукционные двигатели не представляют собой ничего нового. Они используют магнитные поля для индуцирования (по сути, выработки) электрического тока в роторе двигателя без какого-либо источника энергии вовне.
Новизна SIMbot состоит в том, что ротор имеет сферическую форму, и благодаря математике и современному программному обеспечению робошар может двигаться в любом направлении. Кроме того, конструкция Холлиса и Кумагаи позволяет шару поворачиваться. То есть не только двигаться вперёд, но и назад.
Так как SIMbot использует экспериментальный индукционный двигатель, а не механическую систему привода, робот имеет минимальное количество движущихся частей.
Механическая простота SIMbot – значительный прорыв для всех шароботов, типов роботов, которые, по утверждению Холлиса, идеально подходят для работы с людьми. Поскольку робот фактически балансирует на вершине шара, он может быть таким же высоким, как и человек (тогда конструкция будет похожа на перевёрнутый роликовый дезодорант). Вместе с тем робот может быть достаточно тонким, чтобы проходить через дверные проёмы и между предметами мебели. Шароботы также могут помочь человеку встать с кресла и перенести тяжёлые вещи.
До настоящего момента поддержанием баланса роботов на шаре занимались механические системы. Шаробот Холлиса, например, использовал особый метод, в котором четыре мотора приводили в действие ролики. Последние упирались в шар так, что он мог двигаться в любом направлении по полу, пока пятый мотор контролировал рыскание самого бота.
"Но ремни, которые управляли роликами, изнашивались и нуждались в замене. А после замены ремней вся система должна быть заново откалибрована", — рассказывает исследователь Майкл Шомин (Michael Shomin). Новая конструкция двигателя позволяет избавиться от этих недостатков.
SIMbot опирается на полый железный шар, расположенный внутри медной оболочки. Шесть ламинированных стальных статоров расположены рядом с шаром и производят магнитные волны, направляя шар в нужном направлении.
Замена ременного привода на электрический ток уменьшает трение и делает механизм более эффективным и надёжным, поскольку он в этом случае требует меньшего профилактического обслуживания. В долгосрочной перспективе уход от механических компонентов может сделать такие устройства и более дешёвыми.
"Двигатель использует большое количество электроники и программного обеспечения. Все эти компоненты становятся всё более дешёвыми. Механические системы, напротив, не дешевеют, по крайней мере, дешевеют не так стремительно, как электроника", — подводит итог Холлис.