Зачем Леонардо да Винчи наблюдал за птицами
Леонардо да Винчи — итальянский художник, ученый, изобретатель, музыкант эпохи Высокого Возрождения. С самого детства его занимала возможность человека летать подобно птицам. Собственно, за птицами и летучими мышами он и наблюдал, тщательно изучая, как расположены перья, как устроены крылья, как они машут ими в полете.
Так он изобрел крылья для людей. Идея была проста — дать человеку те же инструменты, что позволяют птицам подниматься в воздух, только в большем масштабе. Но задумка не сработала. Человек оказался не способен махать крыльями со скоростью, нужной для создания подъемной силы.
Тогда на смену пришла идея неподвижного крыла, то есть планера. Опять же позаимствованная у крупных птиц, способных парить в воздухе. Леонардо разработал легкую конструкцию, повторяющую структуру костей и хрящей, как в крыльях крупных пернатых.
А теперь из XV века перенесемся в наше время. Люди уже не мечтают подняться в воздух, сейчас это стало привычным действом. Зато у человечества есть другие задачи. Природа тысячелетиями разрабатывала и тестировала свои технологии, доводя их до совершенства. А мы посмотрим, как люди используют ее разработки для создания полезных роботов.
Бионическая пчела: кто заменит тружениц ульев
Компания Festo представила в этом году свою новую бионическую пчелу, на разработку которой ушло 2 года. За основу принималось поведение обычных пчел в рое и их «летные характеристики». Робот весит всего 30 гр, а на борту система GPS, позволяющая ориентироваться в пространстве и делиться этой информацией с соседями по рою. Используя данные о местоположении в реальном времени, система прогнозирует траекторию полета, чтобы робот мог спокойно перемещаться в группе, избегая столкновений. Электроника стабилизирует положение и управляет полетом, имитируя способы навигации и маневрирования живых пчел.
Такой робот может пригодиться в сельском хозяйстве для контроля состояния пчелиных ульев и выполнения обязанностей обычных пчел, например, опыления растений. А принимая во внимание, что пчелиная популяция в мире неуклонно сокращается, человечество рискует оказаться вовсе без этих полезных насекомых. Возможно, когда-нибудь роботам придется заменить живых пчелок-трудяг.
Собака-робот Spot: универсальный исследователь и защитник
Этого четвероногого друга разработала компания Boston Dynamics. Рост песика — 84 см, а весит он 25 кг. Робот оснащен системой 3D-Vision с функцией обхода препятствий. Может передвигаться в разных направлениях, в том числе рысью, практически по любой местности, подниматься и спускаться по лестнице, таскать грузы до 14 кг и приспосабливаться к физическим воздействиям. Управляется дистанционно с помощью оператора, но и сам может ориентироваться в пространстве и выполнять некоторые задачи.
А задач у робопса немало. Он предназначен для исследования промышленных и строительных объектов, в том числе в труднодоступных местах, с помощью камер и датчиков. Может помогать полиции и службам спасения в поисковых операциях или разведке в опасных ситуациях. Ловкий Spot пролезет и сориентируется там, куда людей отправлять рискованно. Пригодится и военным в качестве разведчика, охранника, доставщика грузов в сложных условиях.
Робот-змея: пролезет в любую щель и даже полетит в космос
Глубоководная нефтегазовая промышленность располагает обширной и весьма дорогостоящей структурой. Скважины и тысячи километров трубопроводов кто-то должен проверять, обслуживать и чинить. Не всегда безопасно отправлять на такие работы водолазов.
Ученые из Университета Карнеги-Меллона разработали подводного робота-змею, которая получила название Hardened Underwater Modular Robot Snake (HUMRS). Змейка имеет модульную конструкцию, включающую в себя двигатели, системы контроля плавучести, шарнирные устройства, датчики и манипуляционные захваты.
Такой помощник может извиваться и протискиваться в самые труднодоступные места, куда человек попросту не доберется. Незаменим при исследовании подводных труб, резервуаров, инспекции морских нефтяных вышек. Пригодится и для осмотра кораблей прямо в море. Ведь в случае повреждений на проверку отправляются водолазы, а то и вовсе судно буксируют в док или порт. Если же информацию о состоянии корабля можно будет получить прямо в море, это сэкономит огромное количество времени и средств.
Но и это еще не все. Исследователи Университета Карнеги-Меллона объединили усилия со специалистами NASA. Теперь роботы-змеи смогут изучать внутренние океаны на других планетах. Они способны самостоятельно перемещаться практически по любым поверхностям, их не пугает лед, песок, камни, скалы и глубокие кратеры.
А ранее Наука Mail рассказывала о синтетической биологии, которая собирает живые системы как конструктор.