Гексаподы научились ходить эффективнее живых насекомых
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны и Лозаннского университета обнаружили, что шестиногие роботы вместо заимствования походки у насекомых могут более эффективно переставлять ноги при горизонтальном передвижении. Исследование опубликовано в Nature Communications.
При проектировании шагающих роботов разработчики нередко вдохновляются готовыми решениями в природе. Например, гексаподы (шестиногие роботы) чаще всего используют трипедальную походку, заимствованную у насекомых — одновременно переставляются две ноги с одной стороны туловища и одна нога с другой стороны. В новой статье ученые попытались выяснить, существует ли более оптимальная походка для роботов и от чего зависит походка у живых насекомых.
Сначала авторы исследования протестировали возможные изменения походки насекомых и роботов, смоделировав их в симуляторе. Испытав модель мухи и гексапода, ученые пришли к выводу, что все дело в адгезии ног насекомых. Оказалось, что при горизонтальном передвижении быстрее бипедальная походка (поверхности касаются только две ноги одновременно). Если же добавить цепляющиеся за поверхность «подошвы», — что актуально, например, при передвижении по вертикальным поверхностям, — то трипедальная походка, используемая насекомыми, становится эффективнее.
Чтобы проверить собственные расчеты исследователи взяли шестиногого робота и протестировали скорость передвижения с разной походкой. Оказалось, что в среднем робот на ровной поверхности движется бипедальной походкой на 25 процентов быстрее, чем при постановке на землю трех ног одновременно.
Ученые также решили протестировать влияние адгезии на походку насекомых, для чего сделали мухам скользкие полимерные «ботинки», покрывающие ноги. Выяснилось, что мухи в таком случае начинают адаптироваться под изменение адгезии и на горизонтальной поверхности вместо трипедальной походки начинают пытаться ставить только две ноги одновременно, что, в свою очередь, подтвердило результаты, полученные на симуляторе — адгезия напрямую влияет на эффективность походки.
С походкой гексаподов экспериментировали и раньше — в 2015 году международная группа разработчиков из Франции и США научила шестиногих роботов хромать, приспосабливаясь к поврежденным конечностям. В результате после потери контроля над одной из «ног» робот через 40 секунд обучения «методом проб и ошибок» восстановил до 96% от своей первоначальной скорости.
Он предназначен для разгрузки грузовых полуприцепов и контейнеров
Японская компания Mujin, занимающаяся разработкой роботов для работы на складах и систем управления для них, показала работу своего робота TruckBot, предназначенного для разгрузки содержимого трейлеров и грузовых контейнеров. Видео доступно на YouTube-канале компании. Разгрузка содержимого автомобильных полуприцепов и грузовых контейнеров на складах и в логистических центрах может требовать довольно много времени, выступая в роли «бутылочного горлышка», из-за которого в цепочке поставок возникают задержки. Кроме того, зачастую эта физически изнурительная работа выполняется рабочим персоналом вручную, что может представлять угрозу для здоровья людей. Решением этих проблем мог бы стать робот TruckBot, который разрабатывается японской компанией Mujin. Основанная в 2011 году в Токио компания специализируется на создании роботов для складских и логистических работ, а также разработке систем управления для них. Робот TruckBot предназначен для разгрузки грузовых прицепов и контейнеров. Основной элемент его конструкции — подвижная грузовая стрела с транспортерными лентами и роликами наверху. Стрела может отклоняться по вертикали и горизонтали, а также двигаться вперед вместе с рамой робота, проникая вглубь разгружаемого грузового контейнера или прицепа на расстояние до 15 метров. Система управления определяет с помощью камер положение объекта в грузовом контейнере. После этого стрела подводится к объекту и с помощью вакуумных присосок захватывает, подтягивает и устанавливает его на транспортерную ленту. По ней груз попадает на конвейер, установленный позади робота, который перемещает его дальше, например, на сортировку. Таким образом TruckBot способен разгрузить 1000 единиц груза, каждый массой до 22 килограмм за час работы. TruckBot может работать самостоятельно или быть частью группы, состоящей из нескольких роботов разного назначения и конвейеров, объединенных в единую систему, предназначенную для разгрузки, погрузки, сортировки, паллетирования и депаллетирования грузов. Для управления этой системой служит другая разработка компании — система управления MujinController. Использование специализированных роботов, таких как TruckBot, разработанных для выполнения одной конкретной задачи, способно повысить эффективность работы. Однако, их установка может потребовать внесения изменений или даже перестройки помещений. Человекоподобные роботы, созданием которых в последнее время занимается все больше компаний, будут лишены такого недостатка. Благодаря своей антропоморфности они способны передвигаться по тем же помещениям и взаимодействовать с теми же инструментами, что и люди, без необходимости что-либо специально изменять. Например, недавно американская компания Apptronik представила раннюю версию человекоподобного робота Apollo для складской работы.