Для подводного робота взяли пример с рака-богомола для проверки узких мест

Природа часто становится примером для проектирования роботов, которым придают строение и способы двигаться различных животных. Достижения эволюции за миллионы лет воспроизводят, чтобы быстрее и эффективнее решать современные задачи.


Исследователи из Чжэцзянского научно-технического университета и Университета Эссекса сконструировали робота, похожего на рака-богомола. Такое устройство могло бы помочь исследовать узкие подводные пространства, изобильные животным миром и богатые минеральными ресурсами.

Ган Чен, один из авторов научной работы, рассказал, что раки-богомолы — это гибкие и быстрые мелкие морские хищники с превосходной способностью к передвижению. У созданного учёными манёвренного робота десяток конечностей, которые биологи называют плеоподами, и гибким корпусом.

Бионический, то есть похожий на природные образцы, «рак-богомол» приводится в движение пятью парами плеоподов. Скорость и устойчивость регулируются за счёт частоты, амплитуды и разности фаз движений плеоподами. Каждая пара двигательных ножек представляет собой отделяемый узел, что должно упростить ремонт и замену деталей. Для движения роботу также нужно изгибать «тело». Корпус робота плоский, обтекаемый для эффективного уменьшения лобового сопротивления. В совокупности такая механика позволяют устройству быстро регулировать угол поворота, чтобы плыть в нужном направлении.

Ган Чен объяснил, что в конструкцию можно было заложить и меньшее количество плеоподов. Зато избыток поможет функционировать даже при выходе отдельных участков из строя. В бионических плеоподах по три шарнира, один из которых — активный, то есть на него воздействует серводвигатель, а два пассивных пользуются сопротивлением воды для циклов «раскрытие-складывание».

Когда одна из конечностей робота движется назад, эти три сустава полностью раскрываются, что приводит к максимальной тяге. А при исходном положении двигательных ножек суставы сгибаются, уменьшая сопротивление движению вперёд. Для упрощения конструкции использовано течение воды, что увеличивает двигательную способность и облегчает управление под водой.

Тестирование показало, что у бионического «рака-богомола» под водой максимальная скорость 0,28 метра в секунду и минимальный радиус поворота 0,36 м, то есть у изобретения есть потенциал для практического применения. Причём и скоростью, и движениями робота можно точно и легко управлять, снижая риск столкновений с подводными препятствиями.

Чен рассказал, что затем разработчики сосредоточатся на автономности бионического устройства в узких подводных пространствах. Они планируют оптимизировать структуру, форму и конструкцию, чтобы улучшить способность передвигаться с шестью степенями свободы в трёхмерной среде и повысить скорость движения под водой.

На очереди также — доработка инерциального измерительного модуля (IMU), камеры, датчика глубины и других устройств сбора информации.