Мягкий робот

Александр Гурьянов

Большинство людей привыкло думать, что роботы — это электромеханические устройства, управляемые компьютерами. Однако существуют и менее распространенные конструкции на принципиально иной элементной базе. Например, пневматические, у которых даже мозги состоят из воздуха, вернее, из набора воздушных клапанов, которые служат управляющими логическими элементами.

Недорогие в производстве мягкие роботы могут показаться простыми детскими игрушками. Они безопасны и не повреждают окружающие предметы. Такие роботы необходимы в тех редких случаях, когда нельзя использовать электричество, к примеру при авариях на шахтах с взрывоопасным метаном. Элементы пневматических роботов можно использовать и в классической робототехнике, да и самими мягкими роботами иногда управляет электроника. Разработка таких перспективных устройств только начинается.

Недавно в ведущем американском журнале появилась статья инженеров Калифорнийского университета в Сан-Диего, создавших под руководством профессора Майкла Толли первый прототип мягкого робота, способного ходить на четырех ногах. Для передвижения, огибания препятствий и разворота ему нужен только воздух, подаваемый под давлением по тонкому гибкому шлангу.

Мозг робота — это система пневматических трубок и десятка мягких клапанов, соединенных в замкнутые цепи. Разработчики внедрили рефлекторные принципы организации движения, которые использует нервная система млекопитающих. При шаге и беге их нейронные цепи ритмически выдают повторяющиеся последовательности сигналов. Аналогично система осциллирующих клапанных цепей робота контролирует порядок подачи сжатого воздуха к его ногам, в результате чего и происходит их согласованное перемещение.

Каждая нога прикреплена к туловищу под углом 45° и представляет собой жгут из трех гофрированных трубок. Когда пневмомозг повышает давление в одной из трубок, вся нога равномерно изгибается в сторону двух других. Если робот коснулся ногой какого-то объекта, в ней изменяется давление. Система это чувствует и корректирует направление движения. Также у него есть механический датчик — вынесенная вперед трубочка с жидкостью. При контакте, например, со стенкой в ней увеличивается давление жидкости, и робот дает задний ход. Внешне его движения напоминают перемещения черепахи: она тоже, казалось бы, бестолково тычется в стенку, прежде чем развернуться.

Ученым впервые удалось заставить мягкого робота ходить самостоятельно, то есть без внешней управляющей системы. Это решающий шаг к полностью автономным и очень легким пневматическим конструкциям. Профессор Толли заявил, что хотя разработка представляет собой принципиально новую и самую простую реализацию концепции воздушной нервной системы, однако ее принципы позволят создать намного более сложный искусственный мозг. В будущем исследователи надеются научить робота передвигаться по пересеченной местности и преодолевать препятствия.

(Science Robotics 2021, 6, 51) 



Разные разности
Камни боли
Недавно в МГУ разработали оптическую методику, позволяющую определить состав камней в живой почке пациента. Это важно для литотрипсии — процедуры, при которой камни дробятся с помощью лазерного инфракрасного излучения непосредственно в почках.
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...