
Роботов научили скакать по примеру жуков-щелкунов
Исследователи сделали значительный шаг вперед в разработке прыгающих роботов размером с насекомое, способных выполнять задачи в небольших помещениях. Такие задачи часто возникают при работе с механизмами, в сельскохозяйственных и поисково-спасательных условиях.
Результат опытов под руководством профессора механических наук и инженерии Самеха Тауфика — серия роботов размером с жука-щелкуна, то есть достаточно маленьких, чтобы поместиться в ограниченном пространстве, достаточно мощных, чтобы преодолевать препятствия, и достаточно быстрых, чтобы соответствовать насекомому, взятому за пример.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences («Труды Национальной академии наук»). Статья называется «Прыгающие роботы размером с насекомое, управляемые каскадом динамического изгиба».
Исследователи из Калифорнийского и Принстонского университетов изучали анатомию, механику и эволюцию жуков-щелкунов в течение последнего десятилетия. Интересовало, как же эти взрослые особи, чьи личинки-проволочники досаждают огородникам, умудряются перевернуться на лапки из положения брюшком кверху. Исследование, проведённое в 2021 году, показало, что мгновенное изгибание и быстрое высвобождение энергии упругости — это работа скрученной мышцы в грудной клетке жука-щелкуна. И это помогает им подниматься в воздух на высоту, во много раз превосходящую длину их тела.
— Самех Тауфик, профессор механических наук и инженерии.
Профессор Тауфик и его команда использовали крошечные спиральные приводы, аналогичные мышцам животных, которые натягивают механизм в форме луча, заставляя его медленно сгибаться и накапливать энергию упругости, пока она не высвободится и не усилится, поднимая роботов вверх.
Учёный пояснил, что этот процесс, называемый каскадом динамического изгиба, прост по сравнению с анатомией жука-щелкуна. Однако в этом случае простота хороша, потому что позволяет изготавливать детали столь малых размеров. Руководствуясь биологической эволюцией и математическими моделями, исследователи создали и протестировали четыре варианта устройства, выбрав две конфигурации, которые могут успешно прыгать без вмешательства человека.
Профессор Тауфик добавил, что у них нет определённого решения насчёт дизайна следующего поколения этих роботов. Успех исследования в том, что закладывает зерно в развитие этой технологии — в процесс, аналогичный биологической эволюции. Коллектив авторов полагает, что в будущем их роботы помочь выполнять техобслуживание, например, турбин и реактивных двигателей, фотографируя механизмы внутри для выявления проблем.
Также роботы размером с жука могут быть полезны в современном сельском хозяйстве. Учёные и фермеры в настоящее время используют для мониторинга посевов летающие и ездящие беспилотники. Но иногда исследователям нужно использовать датчик, чтобы прикоснуться к растению или сфотографировать очень мелкомасштабный объект — роботы размером с насекомое могли бы это делать.
Результат опытов под руководством профессора механических наук и инженерии Самеха Тауфика — серия роботов размером с жука-щелкуна, то есть достаточно маленьких, чтобы поместиться в ограниченном пространстве, достаточно мощных, чтобы преодолевать препятствия, и достаточно быстрых, чтобы соответствовать насекомому, взятому за пример.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences («Труды Национальной академии наук»). Статья называется «Прыгающие роботы размером с насекомое, управляемые каскадом динамического изгиба».
Исследователи из Калифорнийского и Принстонского университетов изучали анатомию, механику и эволюцию жуков-щелкунов в течение последнего десятилетия. Интересовало, как же эти взрослые особи, чьи личинки-проволочники досаждают огородникам, умудряются перевернуться на лапки из положения брюшком кверху. Исследование, проведённое в 2021 году, показало, что мгновенное изгибание и быстрое высвобождение энергии упругости — это работа скрученной мышцы в грудной клетке жука-щелкуна. И это помогает им подниматься в воздух на высоту, во много раз превосходящую длину их тела.
Одна из главных задач мелкомасштабной робототехники — найти конструкцию, которая была бы небольшой, но достаточно мощной, чтобы обходить препятствия или быстро избегать опасных ситуаций
— Самех Тауфик, профессор механических наук и инженерии.
Профессор Тауфик и его команда использовали крошечные спиральные приводы, аналогичные мышцам животных, которые натягивают механизм в форме луча, заставляя его медленно сгибаться и накапливать энергию упругости, пока она не высвободится и не усилится, поднимая роботов вверх.
Учёный пояснил, что этот процесс, называемый каскадом динамического изгиба, прост по сравнению с анатомией жука-щелкуна. Однако в этом случае простота хороша, потому что позволяет изготавливать детали столь малых размеров. Руководствуясь биологической эволюцией и математическими моделями, исследователи создали и протестировали четыре варианта устройства, выбрав две конфигурации, которые могут успешно прыгать без вмешательства человека.
Профессор Тауфик добавил, что у них нет определённого решения насчёт дизайна следующего поколения этих роботов. Успех исследования в том, что закладывает зерно в развитие этой технологии — в процесс, аналогичный биологической эволюции. Коллектив авторов полагает, что в будущем их роботы помочь выполнять техобслуживание, например, турбин и реактивных двигателей, фотографируя механизмы внутри для выявления проблем.
Также роботы размером с жука могут быть полезны в современном сельском хозяйстве. Учёные и фермеры в настоящее время используют для мониторинга посевов летающие и ездящие беспилотники. Но иногда исследователям нужно использовать датчик, чтобы прикоснуться к растению или сфотографировать очень мелкомасштабный объект — роботы размером с насекомое могли бы это делать.
- Дмитрий Ладыгин
- techxplore.com; youtu.be/pICgdgbIBFs
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Вот уже 17 лет власти Египта запрещают археологам исследовать легендарный Лабиринт
Что скрывает Египет: библиотеку Атлантиды или доказательства переписывания истории?...

Тайна пиратского корабля за 138 миллионов долларов раскрыта у берегов Мадагаскара
Шторм, предательство, тонны золота: Как капитан Стервятник похитил сокровища португальской короны....

Воскрешение монстра: Colossal возвращает к жизни 3,6-метровую птицу-убийцу моа!
Сможет ли 230-килограммовый гигант из Новой Зеландии выжить среди людей?...

«Богатые тоже плачут»: США открыли «новую эру энергетики» — 800 часов в год без света!
Штаты хвастались ИИ, а электросети «горят» даже от чат-ботов… Россия тем временем запускает термояд....

Кости Христа находятся... в США: Тамплиеры бросают вызов Ватикану с помощью ДНК-тестов
Глава ордена: «Саркофаги с останками семьи Иисуса спрятаны от Папы. Мы везли не золото — везли Бога»....

Эксперты бьют тревогу: Таяние ледников разбудит вулканы по всему миру
Цепная реакция извержений прокатится от Антарктиды до Камчатки. Выбросы пепла и CO2 сделают климат невыносимым....

Антарктида включила режим самоуничтожения? Лед тает, соль растет
Данные со спутников вызвали настоящую панику среди ученых....