Ни для кого не секрет, что строение или поведение некоторых животных уже не раз вдохновляли ученых на создание специфических роботов, так например появились роботы-птицы, -змеи, -собаки, -рыбы, -пауки, -скорпионы… Человек изо всех сил стремится переиграть матушку природу на её же поле, пытаясь воссоздать придуманные и реализованные ею инженерные и технические решения в робототехнике.
Ученым Калифорнийского университета в Беркли уже не первый год успешно удаётся совмещать знания в области инженерии, электроники и анатомии для создания сверхбыстрых и сверхманёвренных роботов.
DASH готов посоревноваться в ловкости с гекконом
Ноги
Для того чтобы робот бегал быстро и хорошо преодолевал препятствия не обязательно вешать на него тону мощных сервомоторов и датчиков. Опираясь на анатомические особенности насекомых и ящериц, ученые из Беркли создали робота-гексапода под названием Dash, способного развивать большую скорость благодаря специфическому строению ног:
- Как уже было сказано, это гексапод, то есть робот, обладающий шестью лапами, как и некоторые виды насекомых.
- Движения лап робота во время перемещения, очень схожи с движениями, характерными для некоторых чешуйчатых.
- Сендвичный полимерный материал SCM, из которого изготовлены все детали Dash, включая его лапы, очень гибкий и упругий. Сочленения и суставы, выполненные из такого материала отлично справляются с нагрузками при беге. Кроме того благодаря подвижности и гибкости Dash способен преодолевать сложные препятствия и падать с небольшой высоты, не получая при этом повреждений
Кроме того, подробнее изучив поведение гекконов и тараканов, создатели Dash смогли разобраться каким образом им удаётся, фактически не снижая скорости бега, перепрыгивать с одной плоскости на другую и реализовали подобный механизм в своём роботе. На его задние лапы были установлены специальные липучки, помогающие Dash’у аккуратно «спрыгивать» с наклонных плоскостей.
Хвосты
Хвостатый робот Dima
Но увеличение скорости для робота нередко сопряжено со значительным снижением манёвренности. В особенности эта проблема актуальна для роботов с высоким центром масс — на крутых поворотах или на неровных поверхностях такие роботы быстро теряют управление и переворачиваются, что делает их преимущества в скорости не существенными.
Для решения этой проблемы команда ученых Калифорнийского университета разработала специальную систему стабилизации active tail — это специальный хвост, который, получая данные от гироскопа и различных датчиков, способен изменять свое положения относительно робота, контролируя углы крена, тангажа и рыскания, тем самым помогая ему оставаться на «своих четырех» и продолжать движение после падения с отвесной плоскости или резкого поворота на скорости.
За основу были взяты физиологические особенности ящериц, динозавров, гепардов, белок, и многих других животных, которые отлично владеют механизмами стабилизации собственного тела в пространстве (и в воздухе, и на земле) благодаря движениям хвоста.
Крылья
Крылатый VelociRoACH
Но не только хвост можно использовать для стабилизации робота в пространстве. Другой проект из Беркли - VelociRoACH, испльзует для этих целей крылья.
Крылья, а точнее крыло, у этой модели пассивное и нужно вовсе не для полета. Оно создает необходимую прижимную силу для робота, не давая ему раскачиваться и подпрыгивать на большой скорости. Более того благодаря ему роботу вполне по силам преодолеть непростое препятствие и продолжить движение, не потеряв при этом контроля и не перевернувшись.
Источники:
Dinosaur-Like Tails Make Terrestrial Mobile Robots More Agile
UC Berkeley’s Little Legged Robots Grow Wings and Tails
IROS 2013: Robot Cars Get Hyper-Maneuverable With Actuated Tails