Osaka, Japonia — Naukowcy z Wydziału Nauk Mechanicznych i Bioinżynierii Uniwersytetu w Osace wynaleźli nowy rodzaj chodzącego robota, który wykorzystuje dynamiczną niestabilność do nawigacji. Zmieniając elastyczność sprzęgieł, można zmusić robota do obracania się bez potrzeby stosowania złożonych obliczeniowych systemów sterowania. Prace te mogą pomóc w stworzeniu robotów ratowniczych zdolnych do pokonywania nierównego terenu.

Większość zwierząt na Ziemi wyewoluowała solidny system poruszania się za pomocą nóg, który zapewnia im wysoki stopień mobilności w szerokim zakresie środowisk. Nieco rozczarowujące, że inżynierowie, którzy próbowali powtórzyć to podejście, często odkrywali, że roboty z nogami są zaskakująco delikatne. Awaria choćby jednej nogi spowodowana powtarzającym się stresem może poważnie ograniczyć zdolność tych robotów do funkcjonowania. Ponadto sterowanie dużą liczbą przegubów, aby robot mógł poruszać się po złożonych środowiskach, wymaga dużej mocy obliczeniowej komputera. Ulepszenia w tym projekcie byłyby niezwykle przydatne do budowy autonomicznych lub półautonomicznych robotów, które mogłyby działać jako pojazdy eksploracyjne lub ratownicze i wchodzić w niebezpieczne obszary.

Teraz badacze z Uniwersytetu w Osace opracowali biomimetycznego robota „myriapod”, który wykorzystuje naturalną niestabilność, która może przekształcić prosty chód w ruch po łuku. W badaniu opublikowanym niedawno w miękka robotyka, naukowcy z Osaka University opisują swojego robota, który składa się z sześciu segmentów (z dwoma nogami połączonymi z każdym segmentem) i elastycznych stawów. Za pomocą regulowanej śruby elastyczność sprzęgieł można modyfikować za pomocą silników podczas ruchu chodu. Naukowcy wykazali, że zwiększenie elastyczności stawów doprowadziło do sytuacji zwanej „rozwidleniem wideł”, w której prosty chód staje się niestabilny. Zamiast tego robot przechodzi do chodzenia po zakrzywionym wzorze, w prawo lub w lewo. Zwykle inżynierowie staraliby się unikać tworzenia niestabilności. Jednak kontrolowane użycie ich może zapewnić wydajną manewrowość. „Zainspirowała nas zdolność niektórych niezwykle zwinnych owadów, która pozwala im kontrolować dynamiczną niestabilność we własnym ruchu, aby wywołać szybkie zmiany ruchu” – mówi Shinya Aoi, autor badania. Ponieważ to podejście nie steruje bezpośrednio ruchem osi ciała, ale raczej kontroluje elastyczność, może znacznie zmniejszyć zarówno złożoność obliczeniową, jak i zapotrzebowanie na energię.

Zespół przetestował zdolność robota do dotarcia do określonych miejsc i stwierdził, że może on nawigować po zakrzywionych ścieżkach w kierunku celów. „Możemy przewidzieć zastosowania w wielu różnych scenariuszach, takich jak poszukiwania i ratownictwo, praca w niebezpiecznych środowiskach lub eksploracja innych planet”, mówi Mau Adachi, inny autor badania. Przyszłe wersje mogą zawierać dodatkowe segmenty i mechanizmy kontrolne.

###

Artykuł „Manewrowalna i wydajna lokomocja robota myriapod ze zmienną elastycznością osi ciała poprzez niestabilność i bifurkację” został opublikowany w czasopiśmie Miękka robotyka w DOI: