Исследователи из университета Калифорнии в Беркли представили нового робота-таракана, который благодаря своей уникальной обтекаемой форме тела может преодолеть практически любое препятствие на своём пути. Повышенную манёвренность нового мини-робота инженеры позаимствовали у его природного прототипа.
Робот-таракан имеет туловище и скруглённый панцирь, позволяющий ему балансировать и чувствовать окружающие объекты. Как выяснили инженеры, такая конструкция помогает преодолевать препятствия практически без участия многочисленных датчиков и лишних двигателей.
Разработчики поставили эксперимент с реальными насекомыми. Они построили частую решётку, где расстояние между прутьями было недостаточно широким, чтобы таракан вошёл туда беспрепятственно. Таким образом, насекомому нужно было совершить хитрый манёвр, чтобы преодолеть решётку. Когда на поле выпустили настоящих тараканов, те, с лёгкостью переворачиваясь на бок, пролезали сквозь отверстия.
Затем учёные пустили к решётке прототип робота прямоугольной формы (его размеры не превышали габариты настоящего таракана) Поначалу робот, сталкиваясь с препятствием, переворачивался брюхом вверх, после чего начинал беспомощно шевелить лапками. Когда же роботов оснастили скруглённым диском-панцирем, они с присущей настоящим насекомым лёгкостью справились с поставленной задачей и преодолели препятствие.
"Большинство существующих на сегодняшний день роботов были сконструированы так, чтобы они научились избегать препятствий, а не преодолевать их. Для этого, как правило, требуется работа массы датчиков и двигателей. А это только усложняет конструкцию", — говорит ведущий разработчик Чэнь Ли (Chen Li).
Авторы исследования отмечают, что если путь к цели слишком загромождён, то подобная стратегия маневрирования уже не сработает для робота-таракана. И тогда понадобится работа датчиков.
В своей работе инженеры вдохновлялись тараканами, которые проживают в тропических лесах и вынуждены постоянно преодолевать препятствия на своём пути, маневрируя между высокой травой и предметами, лежащими на земле. Учёные исследовали их движения при помощи высокоскоростных камер: часто насекомые пытались перелезть препятствия, но, если они оказывались слишком высокими, то тараканы наклоняли своё тело почти под прямым углом и проходили сквозь имеющиеся отверстия.
Изначально прототип робота-таракана имел прямоугольную форму, которая оказалась не слишком эффективной в вопросах передвижения по полосе препятствий. Тогда инженеры попробовали оснастить роботов сначала квадратным "панцирем", затем овальным и круглым.
Эксперименты показали, что именно круглый панцирь позволяет мини-роботам преодолевать препятствия наиболее успешно, не заваливаясь на спину. Круглая обтекаемая оболочка, по словам учёных, позволяет роботам уменьшать сопротивление местности. Этот эффект авторы разработки назвали "террадинамической рационализацией".
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Bioinspiration Biomimetics.
