Знакомьтесь: Морфобот: новый подход к поиску и спасению с помощью многоразовых конечностей

Aug 12, 2023

Эрик Сихите и др.

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Когда слово «Морфобот» приходит вам в голову, неудивительно, что ваши мысли сразу же переносятся в увлекательный мир Трансформеров. В конце концов, в этой культовой вселенной есть замечательная группа роботов, способных трансформироваться в разные формы, плавно переходя между транспортными средствами, объектами или даже живыми существами.

Однако в новой разработке, опубликованной в журнале Nature Communications, появился реальный робот с прозвищем «Морфобот» (M4). По словам исследователей, робот может перемещаться по разнообразной местности на суше и в воздухе, умело трансформируя свои придатки между колесами, пропеллерами, ногами и руками.

Этот замечательный робот, вдохновленный животными, такими как птицы, сурикаты и тюлени, демонстрирует впечатляющий набор движений. Он может легко летать, катиться, ползать, приседать, балансировать и даже кувыркаться, что позволяет ему адаптироваться и перемещаться в различных средах.

Полученные результаты могут улучшить конструкцию роботов, используемых в таких важных задачах, как поисково-спасательные операции после стихийных бедствий, миссии по исследованию космоса и автоматизированные системы доставки посылок.

Некоторые животные демонстрируют замечательную приспособляемость, изменяя назначение своих конечностей для перемещения по разнообразной местности. Морские львы используют ласты для ходьбы по суше, сурикаты стоят на задних конечностях для лучшего наблюдения, а птицы чукар используют свои крылья, чтобы поддерживать подъем по крутым склонам.

Вдохновленный этим природным явлением, Алиреза Рамезани и его коллеги разработали M4, робота с четырьмя ногами, каждая из которых состоит из двух суставов и канальных вентиляторов, закрепленных на концах ног.

Робот весом 6 килограммов, длиной 70 сантиметров, высотой и шириной 35 сантиметров демонстрирует свою универсальность благодаря уникальной конструкции вентилятора. Эти вентиляторы могут плавно переключаться между работой в качестве опор, пропеллеров или колес.

Согласно пресс-релизу, робот М4 может ходить по пересеченной местности, покорять крутые склоны и кувыркаться через крупные препятствия. Он также продемонстрировал свою способность подниматься на более высокие уровни, летая и маневрируя по тропам с низкими потолками, ползая.

Такие результаты действительно освещают преимущества разработки роботов с многоцелевыми придатками. Наделив их универсальными возможностями, машины могут бесстрашно преодолевать разнообразные и сложные ландшафты, легко преодолевая препятствия, которые когда-то казались непреодолимыми.

Нам осталось всего лишь вернуться на несколько дней назад, когда в глубинах Атлантического океана развернулась захватывающая история. Глубоководный ROV (дистанционно управляемый аппарат) отправился в неизвестность, чтобы разгадать тайну пропавшей подводной лодки и судьбу пяти душ на борту. Он сделал важное открытие: обломки.

В конечном счете, подобные разработки разрушают пределы возможностей роботов в сложных средах, открывая новую эру исследований и решения проблем.

Полное исследование было опубликовано в журнале Nature Communications 27 июня, его можно найти здесь.

Аннотация исследования:

Конструкции роботов могут во многом черпать вдохновение из природы, где существует множество примеров высокоустойчивых и отказоустойчивых стратегий передвижения для перемещения по сложной местности с помощью многофункциональных придатков. Например, такие птицы, как чукары и хоацины, могут использовать крылья для ходьбы на четвероногих и бега по наклонной поверхности с помощью крыльев. Эти животные демонстрируют впечатляющую ловкость, используя одни и те же придатки по-разному и создавая несколько способов передвижения, что приводит к очень пластичным чертам передвижения, которые позволяют им взаимодействовать и перемещаться в различных средах, а также расширять ареал своей среды обитания. Роботизированная биомимикрия перепрофилирования придатков животных может привести к созданию мобильных роботов с беспрецедентными возможностями. Черпая вдохновение у животных, мы разработали робота, способного преодолевать неструктурированные среды с множеством субстратов, включая землю и воздух, используя различные компоненты, такие как колеса, двигатели и ноги. Этот робот называется Multi-Modal Mobility Morphobot, или сокращенно M4. M4 может использовать свои многофункциональные компоненты, состоящие из нескольких типов приводов, для (1) полета, (2) перекатки, (3) ползания, (4) приседания, (5) баланса, (6) кувырка, (7) разведки и (8) ) локо- манипулировать. М4 может преодолевать крутые склоны крутизной до 45 градусов. и пересеченная местность с большими препятствиями в режиме балансировки. M4 оснащен бортовыми компьютерами и датчиками и может автономно использовать свои режимы для работы в неструктурированной среде. Мы представляем конструкцию М4 и несколько экспериментов, демонстрирующих его мультимодальные возможности.