Инженеры из Делфтского технического университета и Швейцарской высшей технической школы разработали роботизированное устройство на четырёх ногах, которое передвигается по примеру собаки, используя минимальное количество энергии для активного управления. Это инновационное решение может вдохновить на создание принципиально новых механизмов, сочетающих в себе выносливость, адаптивность и экономичность живых организмов.
Центральная идея заимствована из самой природы. Ученые подметили, что мышцы и сухожилия животных функционируют как «умные пружины», преобразующие выбрасываемую энергию в движение. Для иллюстрации они провели занятный эксперимент: умирающая рыба в потоке воды начала двигаться против течения за счёт собственной формы и эластичности, не требуя активности мышц. Подобным образом новый робот PAWS минимально зависим от моторов, которые активируются лишь для выполнения сложных задач, таких как прыжки или подъём по ступенькам. Основную функцию выполняет механическая система: точно настроенные пружины и тросы, имитирующие сухожилия, автоматически перераспределяют энергию при каждом шаге.
Для конструирования робота исследователи использовали алгоритмы машинного обучения для анализа движений собак, что позволило выявить четыре базовых движения («синергии»), которыми управляет мозг животного для скоординированной работы конечностей. В PAWS эти движения реализованы с помощью системы тросов, соединяющих лапы — словно передние и задние конечности контролируются единой механической «нервной системой». Например, если одна лапа отталкивается, остальные автоматически подстраиваются для поддержания равновесия.
Достигнутый результат впечатляет: 12 подвижных соединений робота управляются всего четырьмя моторами. На беговой дорожке PAWS демонстрирует естественный галоп, подстраивая длину шага под скорость движения полотна. Более того, робот устойчив к внешним воздействиям — после удара он быстро восстанавливает свой ритм. Пассивная механика позволяет преодолевать препятствия высотой до 2 см без участия процессора.
Хотя PAWS всё ещё нуждается в доработке, эта технология открывает новые перспективы создания роботов, способных беспрерывно патрулировать территории, участвовать в спасательных операциях или функционировать в условиях, где частая подзарядка невозможна. «Наша цель — объединить эффективность биологических систем с возможностями современных технологий», — объясняет Козимо Делла Сантина, ведущий проекта. «Например, представить себе дрон-доставщик, который на большей части маршрута использует механику полета, экономя заряд батареи.»
PAWS уже сегодня способен не только бегать, но и садиться, наклоняться, сочетая пассивные и активные режимы. В будущем такие системы могут быть интегрированы в более крупные устройства — от автономных роботов-курьеров до промышленных платформ.
Источник: iXBT
