В трудном положении

В наши дни роботы становятся все более способными и выходят из лабораторий и заводов в более широкий мир со всеми его сложностями и проблемами. Эти технологические достижения трансформируют различные отрасли и области, предлагая инновационные решения, которые когда-то считались научной фантастикой. От здравоохранения до сельского хозяйства, реагирования на стихийные бедствия и разведки — роботы доказывают свою стойкость в решении широкого спектра задач, которые раньше считались слишком опасными, скучными или трудоемкими для одних только людей.

В здравоохранении роботы помогают хирургам с беспрецедентной точностью во время сложных процедур, что приводит к сокращению времени восстановления и снижению рисков для пациентов. Кроме того, роботы берут на себя роль помощников по уходу за пожилыми людьми и людьми с ограниченными возможностями, обеспечивая их общение и помогая в повседневных задачах, чтобы улучшить качество их жизни. В сельском хозяйстве роботы, оснащенные современными датчиками и алгоритмами машинного обучения, революционизируют методы ведения сельского хозяйства, автономно сажая, ухаживая и собирая урожай, что приводит к повышению урожайности и сокращению потерь ресурсов.

Однако на фоне этих замечательных достижений стало очевидным ограничение: фиксированная форма тела современных роботов. Несмотря на то, что они преуспевают в заранее определенных условиях, им часто трудно ориентироваться в ограниченном пространстве или на сложной местности, свойственной реальным ситуациям. Например, пострадавшие от стихийных бедствий районы или захламленные городские ландшафты создают серьезные проблемы для роботов с жесткими телами. Потребность в более адаптируемых и универсальных конструкциях роботов побудила исследователей искать инновационные решения, вдохновленные природой, такие как змееподобные роботы, которые могут скользить в ограниченном пространстве, или четвероногие роботы, которые могут с легкостью перемещаться по разнообразным ландшафтам.

Пара исследователей из Университета Колорадо в Боулдере черпала вдохновение для решения этой проблемы из другого источника — пресмыкающихся, таких как тараканы и пауки. Намереваясь имитировать гибкость и способность насекомых протискиваться в труднодоступные места, они создали робота под названием CLARI (Compliant Legged Articulated Robotic Insect). CLARI — крошечный робот на ногах, который может пассивно менять форму, чтобы вписаться в самые узкие места.

Четвероногий робот весом 2,59 грамма (легче мяча для настольного тенниса) приводится в движение восемью специально изготовленными пьезоэлектрическими приводами. Конструкция кузова основана на платформе Harvard Ambulatory MicroRobot (HAMR), но с некоторыми важными модификациями. CLARI был разработан так, чтобы иметь возможность изменять свою форму, чтобы она могла проходить в ограниченном пространстве, и эти изменения формы являются результатом разработки модулей ножек.

Ноги были созданы по модульной конструкции, в которой компоненты (приведение в действие, передача и подача энергии) полностью независимы от других ног, что позволяет создавать различные конфигурации формы тела. Кроме того, приводы были выровнены по вертикали с модулями ног (в отличие от стандартной конструкции HAMR), что дает им возможность при необходимости становиться очень компактными. Специальная обтекаемая конструкция пьезоэлектрического привода еще больше повышает гибкость формы корпуса CLARI.

Обычно в квадратной конфигурации, когда CLARI сталкивается с препятствиями, которые блокируют его движение, он может трансформироваться в длинную и тонкую или широкую конфигурацию, при этом высота ножек также может изменяться, чтобы вписаться в ограниченное пространство. Нынешняя конструкция прототипа несколько ограничена в своих возможностях, поскольку она подключена к проводам для питания и сигналов управления, но команда рассчитывает разработать будущие версии CLARI, которые будут беспроводными и полностью автономными.

Также следует отметить тот факт, что робот является модульным, поэтому четвероногий форм-фактор не фиксирован. Его можно модифицировать, чтобы у него было разное количество ног, возможно, восемь, чтобы сделать робота, похожего на паука, или еще больше, чтобы сделать сложного гусеничного робота, способного преодолевать трудную местность. Команда считает, что эта гибкость приведет к появлению новых типов роботов, которые смогут помочь, например, службам экстренного реагирования после стихийных бедствий. Но сначала CLARI придется проявить себя в реальном мире — пока он протестирован только в лабораторных условиях.