Cubli - 可以跳起，平衡和穿过桌面的立方体

这个最新版本的cubli可以跳起来，瓦朗，甚至“走路”。这种新版本是对电源的自我，并使用三个略微改进的自行车制动器而不是先前版本中使用的金属屏障。我们目前正在开发学习算法，允许Cubli自动学习和调整必要的参数如果由于制动器的劣化和表面的惯性，重量或斜率的变化而导致的跳跃失败。

我们可以建立一个15cm面的多维数据集，可以跳起来，在它的角落上平衡，并使用现成的电机，电池和电子元件在办公桌上行走？

有多种方法可以保持立方体的平衡，但跳起来需要突然释放能量。直观的动力车轮似乎是一个好主意，在仍然保持立方体紧凑和独立的同时存放足够的能量。

此外，通过在加速或减速时，通过利用立方体上的反应扭矩来实现相同的动量车轮来实现用于平衡的反应扭矩的控制算法。

因此，创建机器人的第一步是查看物理学来弄清楚是否可以基于动量轮跳跃。下面的图像显示了一些数学数学来弄清楚轮子的惯性矩（MOI）和全古。

该数学分析允许对允许提供设计选择的系统的定量理解，例如使用三个动量车轮与安装在立方体的六个内面中的每个内面上的动量轮的设计的折衷方形。

这种分析的另一个结果是对允许立方体跳跃所需速度的良好理解，以及保持立方体平衡所需的扭矩。这两个因素对于下一步来说至关重要：确定所需的硬件规格。

规格和硬件设计给出了上面确定的所需速度和扭矩，很明显，动量轮的电机和变速箱将是创建机器人的主要挑战。使用数学模型通过允许对更高速度（即，跳跃的能量更多）和更高的扭矩之间的权衡（即，在平衡时更好的稳定性）来系统地分析该问题来系统地解决该问题。

这种数学驱动的硬件设计导致机器人核心硬件组件的详细规格（动量轮，电机，齿轮和电池），并允许整个系统的CAD设计。

这一步骤的一部分是设计特殊制动器突然停止动量轮将其能量转移到整个立方体并导致它跳起来。

左侧的照片显示了该制动器的早期设计，由安装在动量轮上的螺钉，伺服电机（以黑色表示），将金属板（蓝色）移动到螺钉的路径（浅棕色）中移动，和一个安装支架（浅棕色），将动量轮的能量转移到立方结构。目前的设计使用硬化金属部件和橡胶的组合来减少峰值力。

2D原型用于验证跳跃和平衡策略的力学和电子产品，并证明整体概念的可行性建立了一维版本：

使用该2D版本的立方体获得的结果在IROS 2012纸上发表。

在使用2D版本成功测试后，最终机器人建立了一个完整的机器人。结果是Cubli，一个小型的立方体机器人，以瑞士德语小的“立方体”命名。

然而，首先跳跃测试表明，由于动量轮的突然制动导致动量轮和铝框架的力变形导致的应力。这使整个Cubli的重复跳跃不可能没有部分替代。因此，决定调整结构和破碎机制，以降低由跳跃引起的机械应力。

除了平衡外，我的同事现在正在调查使用控制的演习，跳跃，平衡和摔倒，使Cubli穿过表面。

关键信息系统名称：Cubli研究人员：Mohanarajah Gajamohan，Raffaello D'Andrea Mechanical Design：Igor Thommen网站：http：//www.idsc.ethz.ch/research_dandrea/cubli，http：//raffaello.name/cubli状态：正在进行研究项目上次更新：2013年12月3月

注1：这篇文章是我们瑞士机器人系列的一部分。如果您想向本系列提交机器人，或者为另一个国家的系列，请在信息[@] robohub.org上。

注2：这项工作是在瑞士·苏黎世的动态系统和控制研究所完成，部分由瑞士国家科学基金会（SNSF）提供资金，授予146717号。

注3：如果您有疑问，请在下面发布，我们将发布答案。

马克斯威贝尔 Markus Waibel是Robohub的联合创始人和机器人播客的verity Studios AG的联合创始人和Coo。