Разработка биологов и инженеров Калифорнийского университета в Беркли стала важным шагом в создании более маневренных роботов, которые смогут передвигаться по сложным ландшафтам — например, по строительным конструкциям или в густых лесных массивах.
Белки — одни из самых ловких существ в природе. Они с легкостью прыгают от дерева к дереву, с ветки на ветку, при этом совершая в воздухе сложные маневры и приземляются с безупречной точностью даже на тонкие ветви или другие неустойчивые поверхности. Современные роботы пока не способны на подобное, но группа инженеров и биологов во главе с профессором Робертом Фуллом сделали первый шаг к тому, чтобы изменить это. Основываясь на изучении биомеханики прыжков белок, исследователи модернизировали созданного в 2016 году одноногого робота Salto, чтобы он мог приземляться на узкие опоры, имитируя движения белок.
Один из ключевых элементов управления такими прыжками — способность контролировать равновесие при посадке. Биологи заметили, что белки используют передние лапы для смягчения удара и балансировки, выполняя своеобразную стойку на руках. В ходе экспериментов они выяснили, что 86% кинетической энергии при приземлении поглощается передними конечностями животного, а затем белки регулируют свою позу с помощью хвоста и задних лап, обеспечивая идеальное приземление. Эти принципы были перенесены на робота: он научился изменять жесткость своей «ноги» при приземлении, что позволило устройству сохранять устойчивость на тонких перекладинах.
Одноногие роботы на первый взгляд кажутся непрактичными устройствами — им может недоставать устойчивости, когда они стоят неподвижно. Но один из авторов работы Джастин Йим говорит, что для по-настоящему высоких прыжков наличие лишь одной ноги — лучшее решение. «Одна нога — оптимальный вариант для прыжков. Отсутствие необходимости распределять усилие между двумя или более конечностями позволяет сосредоточить его. При этом в самом прыжке недостатки наличия всего одной ноги вообще не ощущаются», — объясняет Йим.
Разработка подобных технологий может найти применение не только на Земле, но и в космосе. Джастин Йим сейчас разрабатывает небольшого одноногого робота, способного исследовать спутник Сатурна Энцелад. В условиях слабой гравитации один прыжок может переместить его на расстояние, сравнимое с длиной футбольного поля.
Проект Salto стал ярким примером того, как сочетание знаний из биологии и инженерии может привести к созданию принципиально новых систем передвижения. В будущем ученые планируют улучшить способность робота захватывать опоры и приспособить его к приземлению на разные поверхности.
Тем временем в России создали робота-дракона: узнайте, что он умеет.
