বাউন্সিং এই ছোট্ট রোবটটিকে এক পা তুলতে বাধ্য করে

পোকামাকড়-মাপের রোবটগুলি এমন জায়গায় যেতে পারে যেখানে তাদের বড় অংশীদাররা পারে না, যেমন ভূমিকম্পের পরে বেঁচে থাকা ব্যক্তিদের সন্ধানের জন্য একটি ধসে পড়া ভবনের গভীরতায় অনুসন্ধান করা।

যাইহোক, তারা ধ্বংসাবশেষের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, ছোট হামাগুড়ি দেওয়া রোবটগুলি লম্বা বাধাগুলির সম্মুখীন হতে পারে যেগুলি তারা আরোহণ করতে পারে না বা নীচের দিকে ঝুঁকে যেতে পারে। যদিও বায়বীয় রোবটগুলি এই বিপদগুলি এড়াতে পারে, ফ্লাইটের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির পরিমাণ মারাত্মকভাবে সীমিত করবে যে রোবটটি বেস এবং রিচার্জ করার আগে ধ্বংসাবশেষ জুড়ে কতদূর যেতে পারে।

উভয় লোকোমোশন পদ্ধতির সর্বোত্তম সুবিধা নেওয়ার জন্য, এমআইটি গবেষকরা একটি হপিং রোবট তৈরি করেছেন যা লম্বা বাধাগুলির উপর দিয়ে লাফ দিতে পারে এবং একটি বায়বীয় রোবটের তুলনায় অনেক কম শক্তি ব্যবহার করার সময় তির্যক বা অসম পৃষ্ঠের উপর দিয়ে লাফ দিতে পারে।

হপিং রোবট, যা মানুষের বুড়ো আঙুলের চেয়ে ছোট এবং একটি পেপারক্লিপের চেয়ে কম ওজনের, এর একটি স্প্রিঞ্জি পা রয়েছে যা এটিকে মাটি থেকে তুলে দেয় এবং চারটি ফ্ল্যাপিং-উইং মডিউল যা এটিকে উত্তোলন করে এবং এর অভিযোজন নিয়ন্ত্রণ করে।

রোবটটি বাতাসে প্রায় 20 সেন্টিমিটার, বা তার উচ্চতা চারগুণ, প্রতি সেকেন্ডে প্রায় 30 সেন্টিমিটারের পার্শ্বীয় গতিতে লাফ দিতে পারে এবং তুষার, ভেজা পৃষ্ঠ এবং অমসৃণ মাটির উপর দিয়ে লাফ দিতে বা এমনকি ড্রোন ঘোরাফেরা করতে কোনও সমস্যা হয় না। সব সময়ে, উড়ন্ত রোবট তার উড়ন্ত চাচাত ভাইয়ের তুলনায় প্রায় 60 শতাংশ কম শক্তি খরচ করে।

এর হালকা ওজন এবং স্থায়িত্ব, এবং জাম্পিং প্রক্রিয়ার শক্তি দক্ষতার কারণে, রোবটটি একই আকারের বায়বীয় রোবটের তুলনায় প্রায় 10 গুণ বেশি পেলোড বহন করতে পারে, যা অনেক নতুন অ্যাপ্লিকেশনের দরজা খুলে দেয়।

“বোর্ডে ব্যাটারি, সার্কিট এবং সেন্সর রাখতে সক্ষম হওয়া উড়ন্ত রোবটের চেয়ে হপিং রোবটের মাধ্যমে আরও বেশি সম্ভব হয়েছে। আমাদের আশা যে একদিন এই রোবটটি ল্যাব থেকে বেরিয়ে আসতে পারে এবং বাস্তব-বিশ্বের পরিস্থিতিতে কার্যকর হতে পারে,” বলেছেন Yi-Hsuan (Nemo) Hsiao, একজন MIT গ্রাজুয়েট ছাত্র এবং রোবটস-এর সহ-লেডের লেখক।

Hsiao সহ-প্রধান লেখক সোংনান বাই, হংকং বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন গবেষণা সহকারী অধ্যাপক যোগ দিয়েছেন; এবং Zhongtao Guan, একজন আগত MIT গ্রাজুয়েট ছাত্র, যিনি একজন পরিদর্শনকারী আন্ডারগ্রাজুয়েট হিসেবে এই কাজটি সম্পন্ন করেছেন; পাশাপাশি MIT-এর সুহান কিম এবং ঝিজিয়ান রেন; এবং সিনিয়র লেখক পাকপং চিররত্ননন, সিটি ইউনিভার্সিটি অফ হংকং-এর সহযোগী অধ্যাপক; এবং কেভিন চেন, এমআইটি এর ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং এবং কম্পিউটার সায়েন্স বিভাগের সহযোগী অধ্যাপক এবং ইলেকট্রনিক্সের রিসার্চ ল্যাবরেটরির মধ্যে সফট এবং মাইক্রো রোবোটিক্স ল্যাবরেটরির প্রধান। গবেষণায় আজ বেরিয়ে এসেছে বিজ্ঞানের অগ্রগতি.

সর্বোচ্চ দক্ষতা

পোকামাকড়ের মধ্যে ঝাঁপ দেওয়া সাধারণ ব্যাপার, নতুন হোস্টের উপর লাফ দেওয়া মাছি থেকে শুরু করে তৃণভূমির চারপাশে বেঁধে থাকা ঘাসফড়িং পর্যন্ত। পোকামাকড়-স্কেল রোবটগুলিতে লাফ দেওয়া কম সাধারণ হলেও, যা সাধারণত উড়ে বা হামাগুড়ি দেয়, লাফ দেওয়া বেশ কিছু শক্তি দক্ষতার সুবিধা দেয়।

যখন একটি রোবট লাফ দেয়, তখন এটি পড়ে যাওয়ার সাথে সাথে এটি মাটির উপরে তার উচ্চতা থেকে আসা সম্ভাব্য শক্তিকে গতিশক্তিতে রূপান্তর করে। এই গতিশক্তি যখন মাটিতে আঘাত করে তখন আবার সম্ভাব্য শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, তারপরে এটি উঠার সাথে সাথে গতিশক্তিতে ফিরে আসে, ইত্যাদি।

এই প্রক্রিয়াটির কার্যকারিতা বাড়ানোর জন্য, এমআইটি রোবটটি একটি কম্প্রেশন স্প্রিং দিয়ে তৈরি একটি ইলাস্টিক লেগ দিয়ে সজ্জিত, যা একটি ক্লিক-টপ পেনের স্প্রিংয়ের মতো। রোবট যখন মাটিতে আঘাত করে, তখন এই স্প্রিং তার নিম্নমুখী বেগকে ঊর্ধ্বমুখী বেগে রূপান্তরিত করে।

“যদি আপনার একটি আদর্শ স্প্রিং থাকে, আপনার রোবট কোনো শক্তি না হারিয়ে মসৃণভাবে উড়তে পারে৷ কিন্তু যেহেতু আমাদের বসন্ত ঠিক আদর্শ নয়, তাই আমরা ফ্ল্যাপিং মডিউল ব্যবহার করি যাতে এটি মাটির সাথে যোগাযোগ করে যখন অল্প পরিমাণ শক্তি হারিয়ে যায় তার ক্ষতিপূরণ দিতে,” Hsiao ব্যাখ্যা করেন৷

রোবটটি যখন আবার বাতাসে বাউন্স করে, তখন ফ্ল্যাপিং ডানাগুলি উত্তোলন প্রদান করে, এবং নিশ্চিত করে যে রোবটটি তার পরবর্তী লাফের জন্য খাড়া এবং সঠিক দিকে থাকে। এর চারটি ফ্ল্যাপিং-উইং মেকানিজম নরম অ্যাকচুয়েটর বা কৃত্রিম পেশী দ্বারা পরিচালিত হয়, যা ক্ষতিগ্রস্ত না হয়ে মাটি থেকে বারবার আঘাত সহ্য করার জন্য যথেষ্ট টেকসই।

“আমরা এই পুরো সিরিজের পরীক্ষার জন্য একই রোবট ব্যবহার করছি, এবং আমাদের কখনই এটি থামাতে এবং ঠিক করতে হয়নি,” Hsiao বলেছেন।

রোবটের কর্মক্ষমতার মূল চাবিকাঠি হল একটি দ্রুত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা যা নির্ধারণ করে যে রোবটটি তার পরবর্তী লাফের জন্য কীভাবে অভিমুখী হবে। সেন্সিং একটি বাহ্যিক গতি-ট্র্যাকিং সিস্টেম ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়, এবং একটি সুপারভাইজরি অ্যালগরিদম সেন্সর পরিমাপ ব্যবহার করে প্রয়োজনীয় নিয়ন্ত্রণ তথ্য গণনা করে।

রোবটটি বাউন্স করার সাথে সাথে এটি বাতাসের মধ্য দিয়ে বাউন্স করার সাথে সাথে এটি একটি ব্যালিস্টিক ট্র্যাজেক্টোরি অনুসরণ করে। সেই ট্র্যাজেক্টোরির শীর্ষে, এটি তার অবতরণ অবস্থান অনুমান করে। তারপর, আপনার টার্গেট ল্যান্ডিং পয়েন্টের উপর ভিত্তি করে, কন্ট্রোলার পরবর্তী লাফের জন্য পছন্দসই টেকঅফ বেগ গণনা করে। বাতাসে ওড়ার সময়, রোবটটি তার ডানা ঝাপটায় তার ওরিয়েন্টেশন সামঞ্জস্য করার জন্য যাতে এটি সঠিক কোণ এবং অক্ষ দিয়ে মাটিতে আঘাত করে সঠিক দিকে এবং সঠিক গতিতে চলে।

স্থায়িত্ব এবং নমনীয়তা

গবেষকরা জাম্পিং রোবট এবং ঘাস, তুষার, ভেজা কাচ এবং অসম মাটি সহ বিভিন্ন পৃষ্ঠের উপর এর নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া পরীক্ষা করেছেন – এটি সফলভাবে সমস্ত পৃষ্ঠতল অতিক্রম করেছে। রোবটটি গতিশীলভাবে বাঁকানো পৃষ্ঠের উপরও লাফ দিতে পারে।

“রোবটটি যে পৃষ্ঠে অবতরণ করছে তার কোণ সম্পর্কে সত্যিই চিন্তা করে না। যতক্ষণ না এটি মাটিতে আঘাত করার সময় পিছলে না যায়, ততক্ষণ এটি ঠিক থাকবে,” সিও বলেছেন।

যেহেতু কন্ট্রোলার একাধিক ভূখণ্ড পরিচালনা করতে পারে, তাই রোবট একটি বীট মিস না করে সহজেই এক পৃষ্ঠ থেকে অন্য পৃষ্ঠে যেতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, ঘাসের উপর দিয়ে লাফ দিতে কাঁচের উপর দিয়ে লাফ দেওয়ার চেয়ে বেশি শক্তির প্রয়োজন হয়, কারণ ঘাসের ব্লেডগুলি একটি স্যাঁতসেঁতে প্রভাব তৈরি করে যা লাফের উচ্চতা কমিয়ে দেয়। ক্ষতিপূরণের জন্য, নিয়ামক তার বায়ুবাহিত পর্যায়ে রোবটের ডানাগুলিতে আরও শক্তি পাম্প করতে পারে।

এর ছোট আকার এবং হালকা ওজনের কারণে, রোবটটির জড়তার আরও ছোট মুহূর্ত রয়েছে, এটিকে বড় রোবটের তুলনায় আরও চটপটে এবং সংঘর্ষ সহ্য করতে আরও ভাল করে তোলে।

গবেষকরা অ্যাক্রোবেটিক ফ্লিপস সম্পাদন করে এর তত্পরতা প্রদর্শন করেছেন। পালকের ওজনের রোবটটি কোনও সরঞ্জামের ক্ষতি না করেই এরিয়াল ড্রোনগুলিতে আরোহণ করতে পারে, যা সহযোগিতামূলক কাজে কার্যকর হতে পারে।

অতিরিক্তভাবে, যখন দলটি একটি হপিং রোবট প্রদর্শন করেছে যা তার নিজের ওজনের দ্বিগুণ উত্তোলন করে, সর্বোচ্চ পেলোড অনেক বেশি হতে পারে। বেশি ওজন যোগ করা রোবটের কার্যক্ষমতাকে প্রভাবিত করে না। বরং, বসন্তের কার্যকারিতা হল সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর যা রোবট কতটা জিনিস বহন করতে পারে তা সীমিত করে।

এগিয়ে চলা, গবেষকরা রোবটে ব্যাটারি, সেন্সর এবং অন্যান্য সার্কিট ইনস্টল করে ভারী লোড তোলার ক্ষমতার সুবিধা নেওয়ার পরিকল্পনা করেছেন, যাতে এটি ল্যাবের বাইরে স্বায়ত্তশাসিতভাবে লাফ দিতে সক্ষম হয়।

“মাল্টিমোডাল রোবটগুলি (যারা একাধিক আন্দোলনের কৌশলগুলিকে একত্রিত করে) সাধারণত চ্যালেঞ্জিং এবং বিশেষত এত ছোট পরিসরে চিত্তাকর্ষক,” বলেছেন জাস্টিন ইম, ইউনিভার্সিটি অফ ইলিনয়-এর সহকারী অধ্যাপক আরবানা-চ্যাম্পেইন৷ “মাল্টিমোডাল রোবটগুলি (যারা একাধিক আন্দোলনের কৌশলগুলিকে একত্রিত করে) সাধারণত চ্যালেঞ্জিং এবং বিশেষ করে এত ছোট স্কেলে চিত্তাকর্ষক। এই ক্ষুদ্র মাল্টিমোডাল রোবটের বহুমুখিতা – ঘুরে দাঁড়ানো, রুক্ষ বা চলমান মাটির উপর দিয়ে লাফানো এবং এমনকি অন্য একটি রোবট – এটিকে আরও চিত্তাকর্ষক করে তোলে।” “এই গবেষণায় দেখানো টেকসই বৃদ্ধি অনেক বড় বাধা সহ পরিবেশে চটপটে এবং দক্ষ আন্দোলন সক্ষম করে।”

এই গবেষণাটি আংশিকভাবে ইউএস ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন এবং এমআইটি মিস্টি প্রোগ্রাম দ্বারা অর্থায়ন করা হয়। চিররত্নান চীনের হংকং বিশেষ প্রশাসনিক অঞ্চলের গবেষণা অনুদান কাউন্সিল দ্বারা সমর্থিত ছিল। Hsiao একটি MathWorks ফেলোশিপ দ্বারা সমর্থিত, এবং কিম একটি Zakhartchenko ফেলোশিপ দ্বারা সমর্থিত।