Исследователи из факультета механических наук и биоинженерии Университета Осаки изобрели новый вид шагающего робота, который для навигации использует преимущества динамической нестабильности. Изменяя гибкость муфт, робота можно заставить поворачиваться без необходимости использования сложных вычислительных систем управления. Эта работа может способствовать созданию роботов-спасателей, способных преодолевать неровную местность.
Большинство животных на Земле развили надежную систему передвижения с использованием ног, которая обеспечивает им высокую степень мобильности в широком диапазоне сред. К некоторому разочарованию, инженеры, пытавшиеся воспроизвести этот подход, часто обнаруживали, что роботы с ногами на удивление хрупкие. Поломка даже одной ноги из-за повторяющегося стресса может серьезно ограничить способность этих роботов функционировать. Кроме того, управление большим количеством соединений, позволяющее роботу преодолевать сложные условия, требует большой мощности компьютера. Усовершенствования этой конструкции были бы чрезвычайно полезны для создания автономных или полуавтономных роботов, которые могли бы действовать как исследовательские или спасательные машины и проникать в опасные зоны.
Теперь исследователи из Университета Осаки разработали биомиметического робота-многонога, который использует естественную нестабильность и может превращать прямую ходьбу в движение по кривой. В исследовании, опубликованном недавно в журнале Soft Robotics, исследователи из Университета Осаки описывают своего робота, который состоит из шести сегментов (с двумя ногами, соединенными с каждым сегментом) и гибких суставов. С помощью регулируемого винта гибкость муфт можно изменять с помощью двигателей во время ходьбы. Исследователи показали, что увеличение гибкости суставов приводит к ситуации, называемой «бифуркация вил», при которой прямая ходьба становится нестабильной. Вместо этого робот переходит к ходьбе по изогнутой траектории либо вправо, либо влево. Обычно инженеры стараются избежать нестабильности. Однако их контролируемое использование может обеспечить эффективную маневренность. «Нас вдохновила способность некоторых чрезвычайно проворных насекомых, которая позволяет им контролировать динамическую нестабильность собственного движения, вызывая быстрые изменения движений», — говорит Шинья Аой, автор исследования. Поскольку этот подход не управляет движением оси тела напрямую, а скорее контролирует гибкость, он может значительно снизить как вычислительную сложность, так и энергетические затраты.
Команда проверила способность робота достигать определенных мест и обнаружила, что он может перемещаться по изогнутым траекториям к целям. «Мы можем предвидеть применение в самых разных сценариях, таких как поиск и спасение, работа в опасных условиях или исследование других планет», — говорит Мау Адачи, другой автор исследования. Будущие версии могут включать дополнительные сегменты и механизмы управления.
