02 ноября 2016

Достаточно одной «змеи»

02 ноября 2016 года,   сайт газеты «Вечерний Санкт-Петербург», автор Вера СВИРИДОВА

Мы восхищаемся антропоморфными роботами. Пе­тербургские ученые пошли другим путем и разработали змеевидного робота.

3m2 01 s

И вовсе не шутки ради. Да, большинство демонстрируемых сегодня роботов похожи по своим конструктивным особенностям на человека. И не потому, что человек венец творения, а по вполне бытовым причинам. «Оглянитесь, вокруг все создано людьми и для людей с учетом нашей с вами физиологии. Естест­венно, что в таких условиях проще будет работать устройству, которое в чем-то похоже на нас с вами», – объясняет Артем РЕХЛОВ, сотрудник лаборатории Центрального научно-исследовательского института робототехники и технической кибернетики.

Подсмотреть у природы

Однако человек, создавая роботов, готовит в первую очередь себе помощников для вполне определенных целей. При этом стремится, чтобы такие помощники справлялись с поставленными задачами как можно лучше, а сами, естественно, в производстве были как можно проще и дешевле. «По сути, это не что иное, как оптимизация. А самый гениальный оптимизатор – природа. Ко­нечно, у нас нет 4,5 миллиарда лет и стольких попыток, как у эволюции. Но все же мы можем воспроизвести то, что создано природой», – рассказывает Артем Рехлов. Имитирование природы живых организмов в технике, архитектуре и дизайне вылилось в отдельное направление, которое сегодня активно развивается, – биомимикрию. Самый известный ее пример – липучка. Ее технологию человек подсмотрел у обыкновенного репейника. Носовые обтекатели сверхскоростных поездов тоже неспроста напоминают форму птичьего клюва.

Не остались в стороне и разработчики роботов. Петер­бургские ученые, в частности, поставили перед собой задачу воспроизвести феноменальные свойства проходимости змеи. Инженеров, программистов, физиков, электротехников и специалистов еще в целом ряде других областей знаний вдохновила способность змеи пролезать практически куда угодно.

3m2 06 s

 

Ходит, крутится, разворачивается

Змеи – создания очень сложные. Даже современный уровень развития техники и технологий не позволяет полностью воспроизвести свойства этого животного в виде механизма. Поэтому разработчики пошли на ряд упрощений. Принципиальное отличие касается скелета. «У живой змеи он состоит из нескольких сотен мелких позвонков. Пов­торить это мы пока не можем. Поэтому скелет нашей змеи состоит из 8 – 15 модулей-позвонков, длина каждого из которых составляет 80 миллиметров», – рассказывает Артем Рехлов.

Однако удалось главное – робот-змея передвигается. Причем ученые «научили» ее двигаться сразу несколькими способами. «Один из них называется «прямой ход». Он используется в природе мелкими и средними змеями. Второй вид хода – боковой. К нему прибегают пустынные змеи при передвижении по раскаленной поверхности песка, постоянно меняя точку контакта своего тела с ним, – перечисляет ученый. – Третий способ передвижения используется как тяжелыми змеями, например, питонами, так и гусеницами. Каждый, кто видел ползущую гусеницу, мог наблюдать, как каждая последующая точка ее тела движется по той же траектории, которую задает голова». Этот «гусеничный ход» был разработан непосредственно Артемом Рехловым.

Интересно, что петербургские разработчики решили не ограничиваться теми способами передвижения, которые придумала природа. Робот-змея петербургских разработчиков, в частности, также умеет ползти внутри труб почти вертикально. Змея буквально навивается по внутренней поверхности трубы, изгибаясь, как штопор. «Еще один способ передвижения мы назвали спином – от слова «вращаться». С его помощью змея боком может «заехать» на наклонную поверхность, двигаясь при этом со скоростью пешехода, что немало даже для живой змеи», – подчеркивает ученый. Кстати, последний из набора способов передвижения обычно вызывает смех у наблюдателей. Со стороны может показаться, что змее нехорошо – она никуда не ползет, но, изгибаясь, как бы поворачивается на месте. «Мы так и назвали этот способ – танковый разворот. Он позволяет нашей змее развернуться на месте», – поясняет Артем Рехлов.

Вместо десяти устройств

Зачем все это нужно? Ответ очевиден: чтобы попасть с помощью такой змеи туда, куда никто больше не может, и посмотреть, что там происходит. При этом можно оставить или забрать какой-то груз, открутить деталь или, наоборот, прилепить какой-нибудь элемент. «Такой робот – универсальный инструмент. Вместо десяти узкоспециализированных ус­тройств достаточно одной «змеи». Причем такое устройство незаменимо при работе в заранее неизвестных условиях. Например, при авариях или завалах», – приводит доводы Рехлов, и с ним невозможно не согласиться. Так, по словам ученого, при аварии на атомной станции «Фукусима-1» (Япо­ния) использовался именно змеевидный робот для разведки радиоактивно зараженных областей, куда не мог попасть ни один другой робот.

IMG 2589 S

 

Главные препятствия

К сожалению, случаи применения змеевидных роботов в мире пока единичны. И этому есть три весомые причины. Главная из них состоит в том, что такие роботы слишком энергозатратны. «Десятизвен­ная змея содержит в себе 20 электроприводов, каждый из которых потребляет энергию, сравнимую или даже превышающую то, что потребляет привод каждого колеса. Современные источники питания не способны обеспечить автономную работу змеи достаточно длительное время», – констатирует Артем. По его словам, сегодня ученые могут сделать змеевидного робота мощным, но за ним будет тянуться толстенный провод, который ограничит и способы передвижения, и количество выполняемых операций. «Мы можем сделать автономного змеевидного робота. Однако он окажется настолько слаб, что буквально не сможет поднять свою голову от земли на высоту более чем в несколько звеньев», – признается ученый.

Рехлов разработкой систем и источников питания не занимается, но, анализируя рынок, считает, что в ближайшие лет пять в этой области не предвидится никакой революции. Петербургские разработчики, правда, не унывают. «Роботам-змеям не хватает мозгов. Они буквально не понимают, где они и куда ползут. Чтобы они могли решать практические задачи, нам нужно сделать их умнее – повысить информационно-вычислительные способности. Но для этого необходимо увеличить количество поступающей роботу информации, а значит, усовершенствовать сенсорные источники», – рассказывает Артем.

Одним из важнейших таких источников для змеи является кожа. Именно ее разработкой сейчас и занимаются петербургские ученые.

 

Ссылка на источник
https://vecherka-spb.ru/2016/11/02/dostatochno-odnoj-zmei/

 

Далее

Российские учёные готовятся к тестированию руки-манипулятора космического робота-спрута

Все
новости