Дослідники з кафедри механіки та біоінженерії Університету Осаки винайшли новий вид крокуючого робота, який використовує динамічну нестабільність для навігації. Змінюючи гнучкість з’єднань, можна змусити робота повертати без потреби в складних обчислювальних системах керування. Ця робота може допомогти у створенні роботів-рятувальників, здатних долати нерівну місцевість.
Більшість тварин на Землі розвинули надійну систему пересування за допомогою ніг, яка забезпечує їм високий ступінь мобільності в широкому діапазоні середовищ. Дещо розчаровує те, що інженери, які намагалися відтворити цей підхід, часто виявляли, що ногі роботи напрочуд крихкі. Поломка навіть однієї ноги через повторне навантаження може серйозно обмежити здатність цих роботів функціонувати. Крім того, керування великою кількістю з’єднань, щоб робот міг долати складні середовища, потребує значної комп’ютерної потужності. Удосконалення цієї конструкції було б надзвичайно корисним для створення автономних або напівавтономних роботів, які могли б діяти як дослідницькі чи рятувальні машини та проникати в небезпечні зони.
Тепер дослідники з Університету Осаки розробили біоміметичного робота «міріапод», який використовує природну нестабільність і може перетворювати прямолінійну ходьбу на вигнутий рух. У дослідженні, опублікованому нещодавно в Soft Robotics, дослідники з Осакського університету описують свого робота, який складається з шести сегментів (з двома ногами, з’єднаними з кожним сегментом) і гнучких суглобів. Використовуючи регульований гвинт, гнучкість муфт можна змінювати за допомогою двигунів під час руху. Дослідники показали, що збільшення гнучкості суглобів призвело до ситуації, яка називається «роздвоєння вил», при якій прямолінійна ходьба стає нестійкою. Натомість робот переходить до вигнутої ходьби праворуч або ліворуч. Зазвичай інженери намагаються уникнути створення нестабільності. Однак контрольоване їх використання може забезпечити ефективну маневреність. «Нас надихнула здатність певних надзвичайно спритних комах, що дозволяє їм контролювати динамічну нестабільність у власному русі, щоб викликати швидкі зміни рухів», — каже Шінья Аой, автор дослідження. Оскільки цей підхід безпосередньо не керує рухом осі тіла, а радше контролює гнучкість, він може значно зменшити як обчислювальну складність, так і потреби в енергії.
Команда перевірила здатність робота досягати певних місць і виявила, що він може орієнтуватися, беручи вигнуті шляхи до цілей. «Ми можемо передбачити застосування в різноманітних сценаріях, таких як пошук і порятунок, робота в небезпечних середовищах або дослідження на інших планетах», — каже Мау Адачі, інший автор дослідження. Майбутні версії можуть містити додаткові сегменти та механізми керування.