Вид бегающего по помещению таракана может показаться отвратительным, но, все же, эти создания представляют собой своего рода конструкторский шедевр. По крайней мере, в этом убеждены исследователи из Университета штата Орегон (Oregon State University, OSU), говорящие о «биовдохновении», которое они черпают, пытаясь воспроизвести хитроумные особенности тараканьих лапок в первом шагающем роботе, способном столь же легко бегать по пересеченной местности. Если инженеры добьются успеха, то частью его они будут обязаны не только насекомым, но и некоторым другим животным – например, гвинейской курочке, имеющей свои замечательные особенности в строении ног.

Результаты последних исследований, недавно опубликованные в специализированных научных изданиях, говорят о том, как живые существа используют свои ноги для управляемого аккумулирования и расхода энергии, и почему это так важно для поддержания равномерности бега. Данные изыскания ведутся при поддержке Национального научного фонда США.

«Человек может бегать, но, честно говоря, наши способности просто ничто по сравнению с тем, что могут делать насекомые и некоторые животные» – сказал Джон Шмит (John Schmitt) адъюнкт-профессор из OSU. «Тараканы невероятны. Они могут бегать быстро, разворачиваться на пространстве размером с монету, легко перемещаться по территории с грубым рельефом и реагировать на раздражители быстрее, чем могут распространяться нервные импульсы».

За исключением некоторых ограничений – сказал Шмит, тараканы даже не должны задумываться о беге – они просто делают это благодаря мускульным движениям, являющимся инстинктивными и не требующим рефлекторного контроля. Фактически, это и есть одна из целей, которые пытаются достичь инженеры. Некоторые из роботов, созданных до настоящего времени, могут ходить, но ни один из них не может бегать так же хорошо, как их оппоненты из животного мира. Даже во время ходьбы роботы потребляют слишком много энергии, равно как и требуют значительных вычислительных ресурсов для управления процессом.

«Тараканы особо не думают о беге, они просто бегут. И они замедляются только приблизительно на 20%, когда преодолевают блоки, втрое превышающие высоту их ног. Это замечательный факт, свидетельствующий о том, что их стабильность скорее имеет отношение к тому, как они сконструированы, чем к тому, как они реагируют» – продолжил восхваление насекомых Шмит. В случае, если удастся успешно воспроизвести ключевые моменты строения тараканьих ног, получившиеся бегающие роботы, способные резво перемещаться по пересеченному пространству, могут стать ценными исполнителями сложных задач, связанных, например, с военными и правоохранительными операциями, или освоением космоса – сказал он.

Исследователи из OSU пробуют выделить некоторые общие базовые биологические и механические принципы, позволяющие многим животным бежать легко и не прикладывая особенных усилий. Например, их пристального внимания удостоилась гвинейская курочка, благодаря своим «автоподстраивающимся» ногам, за счет изменения углов в сочленениях конечностей способным компенсировать изменения рельефа, достигающие до 40% высоты бедра птицы. Чтобы нагляднее уяснить гибкость природной конструкции, представьте себе человека, бегущего по полю с почти полуметровыми ямами, и при этом ни разу не сбивающегося с ритма движений.

Ученые считают, что им удалось продвинуться достаточно близко к успеху. В компьютерной модели они создали концепцию, позволяющую бегущему роботу приспосабливаться к изменению рельефа местности почти также хорошо, как это удается делать гвинейской курочке. Исследователи изучают, каким образом взаимодействуют понятия, такие как накопление и расход энергии, датчики и требования обратной связи, углы между фрагментами ног, и как они могут работать для компенсации возникающих препятствий. В конечном итоге команда инженеров OSU надеется использовать полученные знания для построения робота, способного бежать по пересеченным участкам, не используя для этого значительных вычислительных ресурсов.

Источник: 3dnews.ru