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
Магнитная навигация муравьев
Пустынные муравьи Cataglyphis — настоящие асы навигации. В поисках пищи они удаляются по извилистым тропинкам на несколько сотен метров от своего подземного гнезда. Зато обратно бегут по прямой, срезая все углы и повороты, — как стрела...
Микробы делают чай вкуснее
Что влияет на количество теанина в чае? Этот вопрос исследовали китайские ученые. Они тщательно изучили и сравнили по содержанию теанина 17 сортов чая и выяснили, что все зависит от количества и активности азотфиксирущих бактерий, обитающих на к...
Анатомия «Руанского собора»
В Музее изобразительных искусств имени Пушкина в Москве в феврале и марте прошла необычная выставка. Всего две картины Клода Моне — «Руанский собор в полдень» и «Руанский собор вечером». А рядом были представлены результаты физико-хими...
Пирожное как источник топлива
На волне интереса к биотопливу появилась идея использовать невостребованные хлебобулочные изделия в качестве сырья для биотоплива. А почему бы и нет? Хлеб содержит много крахмала. Он легко расщепляется ферментами на молекулы сахара, которые затем дро...