Роботы с четырьмя ногами, как Spot и Cheetah от Boston Dynamics, обладают невероятной маневренностью благодаря своей уникальной работе ног. Визуально они могут имитировать движения млекопитающих, но их основное двигательное вдохновение находится в их ногах. Однако в биологии сложность движений, гибкости и сложных моторных функций четвероногих животных связана с их позвоночником. Воссоздать эту сложную систему в роботах намного сложнее, чем просто ноги. Однако, если в такие конструкции можно будет интегрировать искусственный позвоночник, инженеры смогут открыть совершенно новые возможности точной маневренности.
Сейчас, по последним данным, инженеры сделали несколько шагов вперед в области разработки четвероногих роботов, ориентированных на позвоночник. В статье, опубликованной в журнале Science Robotics, группа исследователей из Германии и Китая представила биометрического робота Nermo, вдохновленного грызунами. Этот робот использует новую двигательно-сухожильную структуру для передвижения в окружающей среде.
По своему внешнему виду Nermo повторяет скелет мыши, за исключением, возможно, ушей, которые, хоть и придавали роботу некую симпатичность, скорее всего, были излишними. В жесткой передней части робота расположены электронные системы, а вторая половина функционирует как настоящий гибкий позвоночник, с интересными четырьмя поясничными и боковыми суставами. Искусственные сухожилия, проходящие через позвоночник, а также локтевые и коленные суставы робота, позволяют Nermo выполнять движения, еще более похожие на мышиные, и при этом сокращать время поворотов.
Команда сотрудников Технического университета Мюнхена, Технического университета Нюрнберга и Китайского университета Сунь Ятсена утверждает, что система сухожилий Nermo позволяет роботу двигаться без использования какой-либо мускулатуры, обеспечивая при этом гибкость и плавность движений в различных плоскостях.
Для тестирования нового дизайна команда провела несколько экспериментов с Nermo, чтобы продемонстрировать его способности к статической балансировке, ходьбе по прямой, маневренным поворотам и навигации в лабиринте. Каждый тест состоял из двух раундов: один с активированной спинной системой, а другой с отключенной. В целом Nermo лучше и быстрее выполнял свои задачи, когда использовал свой позвоночник в движениях.
Особенно блестящим моментом для Nermo стала навигация в лабиринте. С активированным позвоночником, этот мышиный робот преодолел лабиринт в среднем на 30 процентов быстрее, чем без использования позвоночника.
Хотя все еще находится на ранней стадии, исследователи уверены, что дальнейшая настройка конструкции и интеграция позвоночной системы в будущих четвероногих роботах может значительно улучшить их функциональность. Если Nermo не достаточное доказательство, то давайте возьмем как пример Cheetah, созданного Массачусетским технологическим институтом, который способен прыгать со скоростью 13 футов в секунду, используя только один сустав, имитируя сгибание позвоночника в сагиттальной плоскости. В то время как у Nermo есть целых восемь суставов.