Мягкий робот-спираль может двигаться по-всякому

Чтобы безопасно перемещаться в реальных условиях, ни с кем и ни с чем не сталкиваясь, большинство современных роботов оснащены датчиками и камерами. Исследователи из Университета Цинхуа, Пекин, недавно разработали мягкого робота WHERE-Bot. Гибкое устройство перемещается, выворачиваясь наизнанку, при это не имея колёс. Технологическое новшество безопасно передвигается в обычной среде без использования датчиков для обнаружения препятствий во всех направлениях за счёт своей уникальной спиралевидной кольцевой структуре.


Шугуан Ли, старший автор проекта, сказал изданию Tech Xplore, что к изобретению их с товарищами подтолкнули занятия со Slinky, игрушкой, в России более известной как «Радуга» или «Пружинка».



Внезапно их осенила идея: что получится, если соединить голову и хвост игрушки, чтобы можно было бесконечно выворачивать её наизнанку? Тогда можно было бы, например, наблюдать за завораживающим переливом цветов. Затем возникло любопытство: как такое спиральное кольцо проявит себя в различных условиях в роли самодвижущейся машинки?

Ли с коллегами сначала решили изучить основные структурные и кинетические свойства спиральных колец, а также понять, как они поведут себя на плоскости. В конечном итоге это и привело их к проектированию робота WHERE-Bot, который может выворачиваться наизнанку и двигаться удивительным образом.

Соавтор проекта Сиюань Фэн сказал, что на первый взгляд непонятно, куда покатит робот. Если взять его в руки, то увидишь только мотор, вращающий спиральное кольцо по окружности ступицы, то есть центральной детали с отверстием. Однако когда кольцо касается земли, несбалансированное распределение массы робота вызывает асимметричное распределение трения, заставляя устройство вращаться и двигаться в сторону более тяжёлой части. Это приводит к вращению по круговой траектории.

Уникальная особенность WHERE-Bot состоит в том, что его способность перемещаться во всех направлениях заложена в его механической конструкции. Благодаря этому он может уверенно двигаться в непредсказуемой среде, не полагаясь на датчики для обнаружения ближайших объектов и планирования движений.

Ли продолжил, что они сотоварищи успешно превратили простую пружинную игрушку в мобильного робота с исключительными кинематическими свойствами. При столкновении с препятствием его пружина помогает ему отступить, помогая не застревать. Такое «поведение» не только позволяет устройству «ощупывать» собой границы неизведанных пространств, но и открывает захватывающие возможности для практического применения. На иллюстрации ниже видно, как WHERE-Bot двигался по выложенным из линеек траекториям, доказывая свою управляемость.



Нового робота, считают его создатели, можно усовершенствовать, чтобы расширить его возможности и позволить перемещаться в более широком диапазоне условий. В будущем он мог бы, например, дистанционно определять форму пещер и подземных помещений, обнаруживать скрытые конструкции, осматривать трубопроводы и даже стать основой для новых вездеходов или роботизированных игрушек.

Дэнфэн Янь, ещё один соавтор WHERE-Bot, сообщил о планах повысить надёжность и универсальность изобретения.


— Янь.

Кроме того, на основе конструкции хотят испытать кожухи с высоким коэффициентом трения, пропеллеры и шипы, чтобы «Вэа-Бот» послужил и под водой, и в воздухе.