Гусеница четвероногих

Очевидно, что миниатюрные роботы часто должны действовать группой: работа в ней восполняет недостатки отдельных устройств. И здесь встает вопрос режимов и алгоритмов управления командной работой. Сегодня эффективные системы массового управления применяют для военных воздушных беспилотников или катеров. Для малых роботов групповые подходы только разрабатывают (см. «Химию и жизнь», 2021, 10), а для наземных мини-роботов примеров работающих коллективных алгоритмов совсем мало. При их разработке инженеры обычно стараются копировать коллективное поведение некоторых насекомых, например муравьев или термитов. Эти «коллективисты» способны даже строить живые мосты через непреодолимые для одного из них препятствия.

Не остались в стороне от этого подхода и Ясемин Озкан-Айдин (Yasemin Ozkan-Aydin), профессор электроинженерии из университета Нотр-Дам-Луэз, и ее коллега доктор Даниэль Голдман: они изучают преимущества совместного преодоления препятствий и перемещения грузов двумя или несколькими роботами, пристыкованными друг к другу. Детали роботов напечатаны на 3D-принтере. Каждый четвероногий робот на гибких ногах очень маневрен, легко перемещается по плоской и не совсем ровной поверхностям и может переносить небольшой груз. Каждый робот размером в пару дециметров оборудован литий-полимерной батареей, микроконтроллером, световым датчиком спереди и магнитными датчиками спереди и сзади. Они-то и позволяют вагонную стыковку отдельных роботов.

Роботы проходили испытания в профессорском саду со слегка пересеченным рельефом, на различных покрытиях, на полосе искусственных препятствий с лежащими досками, небольшими кубиками, лестницами и прочими предметами. Если робот застревал, то подавал сигнал другому, тот пристыковывался, и получающийся поезд преодолевал препятствие. Однако такая многоножка хуже маневрировала, то есть потом требовалось поезд расцепить. Озкан-Айдин отмечает, что выявленные режимы работы нуждаются в развитии и совершенствовании. Тем не менее уже сейчас ясно, что новый подход полезен и его можно применять на практике. Работа расширяет и понимание биологии коллективных насекомых.

Кооперативные задачи роботам придется решать в непредвиденных ситуациях, при спасательных и поисковых операциях, для мониторинга окружающей среды и даже в исследовании космоса. Озкан-Айдин отмечает, что одно из главных конструкционных ограничений роботов — малая емкость литий-полимерных аккумуляторов (менее десяти часов работы). Нужны и более мощные приводы, и дополнительные сенсоры. Работа выполнена на деньги гранта Министерства обороны.

(Science Robotics, 2021, т. 6, № 56)

Sci. Robot. 6, eabf1628 (2021)