Інтелектуальні машини

Робот-змія рухається, як справжня кобра

Фото: Johns Hopkins University

Змії живуть в різноманітних умовах: від жарких пустель до тропічних лісів, де ковзають по деревах і каменях, пробираються через чагарники по кільканадцять годин. Вивчаючи спосіб руху плазунів, інженери з Університету Джона Хопкінса створили робота-змію, який швидко і стабільно рухається вгору по високих щаблях. Результати цього наукового експерименту були опубліковані в Журналі експериментальної біології і Королівського товариства відкритих наук. Вчені сподіваються, що в майбутньому зможуть створити пошукових і рятувальних роботів, які будуть успішно переміщатися по пересіченій місцевості.

Автор дослідження доктор Чен Лі (Chen Li) підкреслив, що змія як ніяка інше тварина вміє стабільно долати будь-які перешкоди в повсякденному житті. Найближчим часом розробники мають намір навчити робота-змію розгойдуватися і пересуватися по нерівних поверхнях не гірше справжнього плазуна.

Попередні дослідження в основному спостерігали рух змій на плоских поверхнях за винятком дерев, і майже ніколи – в тривимірних. Вони не враховували таких об’єктів, як шматки щебеню, сміття, великі камені. Для роботизованої машини це важливо, оскільки від перешкоди на шляху руху залежить баланс конструкції і, відповідно, її маневреність. Команда доктора Лі в його Лабораторії террадинаміки (Terradynamics Lab) провела вивчення рухів королівської кобри при підйомі на сходи. Ця лабораторія об’єднує вчених в галузі робототехніки, біології та фізики для вивчення рухів тварин. На підставі отриманих даних дослідники створюють універсальних роботів.

Саме королівські кобри регулярно перетинають величезні валуни і повалені дерева, оскільки живуть в пустелях і сосново-дубових лісах. Вони вважаються «майстрами руху». Вчені провели серію експериментів, пустивши кобру рухатися по сходах різної висоти і текстури, і змінюючи висоту випадковим чином під час тесту.

Дослідники встановили, що змія умовно «поділяє» тіло на три частини: передня і задня рухається взад-вперед в горизонтальній площині ступені, як хвиля, а середня частина залишається жорсткою, щоб подолати щабель більшої висоти. Гнучкі частини тіла змії не дають їй перекинутися. Коли ступені ставали вищими або більш слизькими, кобра рухалася повільніше і менше ворушила передньою і задньою частиною тіла, щоб не втрачати стійкості.

На базі моделі руху живої кобри був створений прототип робота-змії. Спочатку він насилу утримувався на великих ступенях і часто коливався, перевертався або застрягав. Щоб вирішити ці проблеми, вчені встановили систему підвіски (як в авто) у кожен сегмент робота, щоб при необхідності він міг притискатися до поверхні. Після цього конструкція стала менш хиткою, більш стійкою і піднімалася сходами на 38% довжини свого тіла зі 100% успіхом. У порівнянні зі змієподібними роботами, сконструйованими раніше, робот-змія доктора Лі швидший і стабільніший, і навіть наблизився до імітації реальної швидкості пересування змії. Недолік у конструкції поки тільки один – це велике споживання електроенергії.