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. 

Трипедальная походка (сверху) на горизонтальной поверхности медленнее, чем бипедальная (снизу). École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) / YouTube

Ученые также решили протестировать влияние адгезии на походку насекомых, для чего сделали мухами 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.

Автор: Николай Воронцов