Скромный навозный жук, известный своей удивительной способностью катать шарики из навоза, во много раз превышающие его собственный размер, послужил источником вдохновения для трех европейских робототехников. За миллионы лет эти насекомые выработали уникальный подход к транспортировке предметов, который еще не был изучен в робототехнике.
«Изучение природы может привести к новаторским робототехническим технологиям», — заметил Порамате Манунпонг из Университета Южной Дании.
На основе впечатляющей механики жука он вместе с коллегами создал компактного вертикального робота, способного катить большие объекты. Статья о разработке вышла в Advanced Science.
«Навозные жуки — это удивительные создания, которые отлично справляются с транспортировкой крупных объектов с высокой эффективностью использования пространства. Поскольку робот занимает меньше места, используя четыре ноги для перемещения груза и оставшиеся две — для ходьбы, он оказывает минимальное воздействие на окружающую среду и может более эффективно работать в ограниченном пространстве», — объяснил профессор.
Перекатывание жуками шариков из отходов кажется простым занятием, непривлекательным для подражания, однако воспроизведение этого многозадачного процесса — сложная задача как с вычислительной, так и с механической точки зрения.
«Сложность заключалась в том, чтобы добиться динамичного движения мяча без остановок и рывков в различных условиях. Кроме того, роботу нужно балансировать и адаптировать свою позу с минимальной сенсорной обратной связью», — рассказал разработчик.
Ориентация робота построена всего на двух сигналах — крене и наклоне — в сочетании с биомеханическими ногами.
«Для биомеханических ног мы использовали мягкие материалы и податливые лапки на основе плавниковых лучей, чтобы улучшить хватательные характеристики и обеспечить пассивную адаптацию к неровностям рельефа, способствуя стабильному качению мяча по неровным поверхностям. Это решение было вдохновлено наблюдением за качением мяча у навозных жуков и их уникальной морфологией ног», — признался Манунпонг.
Подсмотренная у навозного жука система управления — упрощенная, но эффективная — может быть применена при разработке других многофункциональных роботов, в том числе четвероногих.
«Этот инновационный подход может потенциально произвести революцию в строительстве, поисково-спасательных операциях, инспекциях, сельском хозяйстве и исследовании космоса», — уверен Манунпонг.
Пока робот — навозный жук может катать шары лишь сравнимого с собой размера. Разработчики намерены добиться эффективности, как у оригинала, который способен перемещать в 10 раз больший объект.
И тогда роботы смогут доставлять еду или лекарства, заключенные в полые шары для защиты и транспортировки в чрезвычайных ситуациях, катить круглые тюки сена на сельскохозяйственных полях, перемещать грузы на стройках на Земле и в космосе.
Ученые планируют исследовать коллективный труд муравьиных колоний, чтобы научить своих роботов сотрудничеству в перекатывании очень больших и тяжелых объектов, с которыми они не могут справиться в одиночку.
Изобретен робот, способный прыгать на 120 метров в высоту
Собаку-робота научили паркуру: сделали еще более подвижной — видео