Робот-трансформер, созданный группой ученых и инженеров в США под эгидой Калифорнийского технологического института (CalTech), способен переконфигурировать свое тело для достижения восьми различных типов движения и может автономно оценивать окружающую среду, с которой он сталкивается, чтобы выбрать наиболее эффективную комбинацию движений для маневра.
Об этом сообщает официальный сайт CalTech. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Новый робот, получивший название M4 (от Multi-Modal Mobility Morphobot), может катиться на четырех колесах, превращать свои колеса в роторы и летать, выполнять «стойку» на двух колесах, как сурикат, чтобы обозревать препятствия, а также задействовать два ротора, чтобы катиться с крутых склонов на двух колесах, «ходить», используя колеса как «ноги», кувыркаться и т. д.
«Робот с таким широким набором возможностей передвижения может найти разнообразное применение, начиная от перевозки раненых в больницу и заканчивая исследованием других планет», – отметил Мори Гариб, профессор аэронавтики и биоинженерии и директор Центра автономных систем и технологий (CAST) Калифорнийского технологического института, где был разработан робот.
M4 – совместное детище Гариба и Алирезы Рамезани, доцента кафедры электротехники и вычислительной техники Северо-восточного университета в Чикаго (США). Помимо них, группа поддержки технических аспектов M4 включала Эрика Сихите, научного сотрудника с докторской степенью в области аэрокосмической техники в Калифорнийском технологическом институте; Резу Немови, инженера-конструктора CAST; и Араша Калантари из Лаборатория реактивного движения, которой CalTech управляет для НАСА.
Статья, анонсирующая нового робота, была на днях опубликована в научном журнале Nature Communications. «Наша цель состояла в том, чтобы раздвинуть границы передвижения роботов, разработав систему, которая демонстрирует экстраординарные возможности мобильности с широким спектром различных режимов передвижения. Проект M4 успешно достиг этих целей», – указал в статье Алиреза Рамезани.
Робот M4 был протестирован на открытом воздухе и перемещался по территории кампуса Калифорнийского технологического института. Гибкость движений робота в сочетании с искусственным интеллектом позволяет ему выбирать наиболее эффективную форму передвижения в зависимости от местности, на которой ему предстоит действовать.
В частности, M4, исследуя незнакомую среду, может начать с движения на четырех колесах, что является его наиболее энергоэффективным режимом. Достигнув препятствия, такого как валун, он может встать на два колеса, чтобы заглянуть через него и получить более четкое представление о местности впереди. Затем, если M4 увидит овраг или другое подобное препятствие, которое не смог бы преодолеть колесный робот, он способен переконфигурировать свои колеса в роторы, перелететь через препятствие и продолжить движение.
«При столкновении с неизвестными средами только роботы, способные перепрофилировать свои мультимодальные компоненты с помощью искусственного интеллекта, могут добиться успеха», – подчеркивает Гариб, соавтор статьи в Nature Communications.
Одной из ключевых особенностей M4 является его способность перепрофилировать свои «ходовые элементы» в колеса, «ноги» или подруливающие устройства. Когда M4 нужно встать на два колеса, два из его четырех колес складываются, а их встроенные пропеллеры вращаются в верхней полусфере, обеспечивая роботу баланс. Когда М4 нужно лететь, все четыре колеса складываются, и пропеллеры отрывают робота от земли.
Шарниры на колесных узлах позволяют M4 совершать шагающие движения. В текущей итерации M4 ходьба в основном играет роль «доказательства концепции». Тем не менее, ожидаемые будущие поколения M4 могут обладать способностью эффективно ходить по пересеченной местности, по которой не смог бы продвинуться обычный колесный робот.
Гариб и его коллеги отметили, что на конструкцию M4 большое влияние оказала природа. В частности, исследователи в качестве примера брали то, как птицы кеклики (разновидность куропаток) используют взмахи крыльев, чтобы придать им рычаг, например, при беге по крутым склонам, и как морские львы используют свои ласты для различных видов передвижения по морю и суше. Таких примеров перепрофилирования конечностей в мире животных биологи могут привести множество, но только сейчас они стали активно исследоваться в аспекте практической биоинженерии.