Исследователи из Южного университета науки и технологий в Шэньчжэне разработали необычную систему, напоминающую кентавра, где человек и робот работают как единое целое. Как сообщают авторы в International Journal of Robotics Research, робот состоит из двух механических ног, закрепленных позади человека, которые берут на себя часть нагрузки и снижают затраты энергии на ходьбу.
Как работает робот-кентавр
В отличие от обычных экзоскелетов, которые крепятся к ногам человека и в основном помогают суставам, эта система действует как отдельная пара ног, соединенных с пользователем с помощью эластичного интерфейса на спине. Ноги синхронно двигаются с человеком, распределяя вес и помогая продвигаться вперед.
Испытания показали впечатляющие результаты. Участники, несшие груз весом около 20 кг, снижали расход энергии на 35 %, а давление на стопы уменьшалось почти на 52 % по сравнению с обычной ходьбой.
Исследователи использовали упругую связь с переменной жесткостью между человеком и роботом. При небольшой нагрузке система остается жесткой для поддержания координации, а при увеличении веса становится мягче, поглощая усилия и позволяя ногам робота нести большую часть груза.
«Такое разделение обязанностей позволяет человеку сосредоточиться на равновесии, а роботу — выполнять тяжелую работу», — поясняют разработчики.
Тонкая настройка движения
Для стабильного движения робот применяет модель прогнозирующего управления и планирование траектории. Это позволяет ногам адаптироваться к скорости, направлению ходьбы и изменениям местности. Во время экспериментов система выдерживала более половины переносимого веса, сохраняя естественную походку и снижая колебания ширины шага.
Разработка демонстрирует сочетание вертикальной поддержки веса и горизонтального продвижения вперед. Благодаря этому пользователи могут преодолевать большие расстояния с меньшей усталостью, что особенно важно для рабочих, которые регулярно перемещают тяжелое оборудование.
Применение в реальной жизни
Исследователи видят несколько сфер применения робота-кентавра. Это военная логистика, где солдаты несут тяжелые грузы на длинные дистанции; спасательные операции при стихийных бедствиях; а также промышленная и строительная сфера, где требуется транспортировка материалов по неровной местности.
Одним из преимуществ системы является ее независимость от ног человека. Робот берет на себя значительную часть нагрузки, а человек сохраняет контроль и баланс, что делает движения более безопасными и устойчивыми.
Ремесло и технологии вместе
Кроме механики, команда разработала алгоритмы, которые позволяют ногам адаптироваться к различным условиям.
«Мы создали гибрид человека и машины, где каждый выполняет свою функцию, чтобы облегчить труд и снизить нагрузку», — отмечают ученые.
Подобные технологии открывают путь к новым способам работы с тяжестями и могут стать стандартом для профессий, где физическая нагрузка неизбежна.
Создан робот для поиска потерянных в доме вещей
Инженеры из НАСА и SpaceX создали роботов, которые быстро самообучаются: видео
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram