Ученые «отрастили» роботам чувствительные усы

Ученые из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне создали прототип нового сенсорного устройства для роботов, являющегося бионической имитацией вибрисс – механочувствительных рецепторов млекопитающих. Сенсор позволяет улавливать потоки воздуха или воды и создавать двумерные реконструкции объектов, от которых они отражаются, используя методы гидравлической томографии. Работа с описанием устройства опубликована в журнале Bioinspiration & Biomimetics.

Сенсор состоит из пяти «усов»-вибрисс диаметром 3 миллиметра, сделанных из очень эластичного материала нитинола – сплава титана и никеля, покрытого пластиком. Каждый «ус» прикреплен к специальной натянутой кулисе, преобразующей колебания в электрические сигналы.

При помощи системы роторов все пять «усов» одновременно движутся – три влево и два вправо, как бы расчерчивая двумерную плоскость. Если в это время на них действует поток воздуха, как на видео ниже, то благодаря микроколебаниям вибрисс можно вычислить его среднюю скорость для всех возможных положений «усов» в каждый момент времени. Обобщив эти данные при помощи специального алгоритма можно построить двумерное изображение, позволяющее определить положение каких-либо объектов в полной темноте, опираясь исключительно на отраженные от них воздушные потоки.

Вибриссы – это длинные жесткие волосы у млекопитающих, выступающие над поверхностью шерстного покрова. К волосяной сумке вибрисс подходят нервные окончания. Малейшее движение волоска генерирует нервный импульс, поступающий по троичному нерву в особую, строго отведенную для каждой вибриссы область мозга, что позволяет на основе движений воздуха контролировать окружающую обстановку без использования зрения – важнейшая биологическая адаптация для ночных хищников.

По мнению создателей механочувствительного сенсора, он может существенно расширить «восприятие» ныне существующих роботов, которые в настоящий момент полагаются лишь на компьютерное зрение, радары и сонары.