21 июл 2023 40

Робот-черепашка может «плавать» под песком и выкапываться

Роющий автомат стал результатом экспериментов, проведённых командой робототехников из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Они стремились лучше понять песок как среду и то, как роботы могут в нём перемещаться.

Взаимодействовать с песком особенно сложно из-за трения. А ещё играет роль тот факт, что роботу в зависимости от момента приходится переключаться в одной и той же среде между действиями то внутри жидкости, то как при столкновении с твёрдым веществом.

В итоге получился единственный в мире робот, способный передвигаться в толще песка на глубине 13 сантиметров со скоростью около 4 метров в час. Это может показаться медленным, но сравнимо с другими подземными животными, такими как черви и моллюски. Робот оснащён датчиками силы на конечностях, которые позволяют ему обнаруживать препятствия во время движения, и управлять им можно через Wi-Fi.

Коллектив учёных считал, что наблюдение за животными станет ключом к созданию робота, который может «плавать» в песке, а также выкапывать себя из него. В итоге остановились на детёнышах морских черепах. У тех увеличенные передние плавники, которые позволяют им выбираться, как бы всплывая, на поверхность появлении на свет из яиц. Ласты, похожие на черепашьи, могут прилагать движущие усилия, позволяют роботу менять направление и дают возможность обнаруживать препятствия.

Исследовательская группа провела обширное моделирование и тестирование и, наконец, остановилась на коническом корпусе и носе в форме лопаты.

Нам нужно было создать робота, который был бы одновременно сильным и обтекаемым

— Шивам Чопра, ведущий автор статьи в журнале Advanced Intelligent Systems.

Робот-черепашка обнаруживает препятствия, отслеживая изменения крутящего момента при движении ластами. Чтобы робот оставался на одинаковой глубине в песке, исследователи добавили плоскую гладкую полоску по бокам носовой части. Это позволило им контролировать подъёмную силу, поскольку робот всё норовил задирать нос к поверхности.

Исследователи протестировали робота в резервуаре длиной 1,5 метра в лаборатории, а также на пляже в Сан-Диего. И обнаружили, что робот замедляется во влажном песке, у которого большее сопротивление. А ещё предстоит потрудиться над увеличением скорости, а также «научить» зарываться в песок, в дополнение к выкапыванию себя из песка.