
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

Ученые поражены: у растений есть секретный второй набор корней глубоко под землей
Это не только сенсация в ботанике, это вообще переворот в науке....

Найдено идеальное место для жизни на Марсе
По словам ученых, оно похоже… на нашу Сибирь....

Уникальная находка в Нидерландах: археологи обнаружили римский лагерь далеко за пределами Империи
Как лидар и искусственный интеллект нашли объект-«невидимку» II века....

Тайна разгадана: стало известно, почему большинство кошек предпочитают спать строго на одном боку
Оказалось, что это древний защитный механизм, которому миллионы лет....

Эксперты обнаружили существ, переживших прямой удар астероида, который уничтожил динозавров
Почему конец света — это вовсе не повод, чтобы вымирать?...

32 удивительных подарка за последние 20 лет: ученые пытаются понять, за что косатки «балуют» людей
Природная доброта? Любопытство? Желание выйти на контакт?...

Ученые хотят создать хранилище микробов, чтобы те… не вымерли
Звучит кошмарно, но на самом деле от этого зависит судьба всего человечества....