Оказавшись в труднодоступном месте рядом с вами: CLARI, маленький, сжимающийся робот, который может пассивно изменять свою форму, чтобы протискиваться в узкие щели — с небольшим вдохновением из мира насекомых.
CLARI, что расшифровывается как послушное роботизированное насекомое с сочлененными ногами, создано командой инженеров из Университета Колорадо в Боулдере. Он также обладает потенциалом для оказания помощи службам экстренного реагирования после крупных стихийных бедствий совершенно новым способом.
Несколько из этих роботов легко помещаются у вас на ладони, и каждый весит меньше шарика для пинг-понга. По словам Хейко Кабуца, докторанта факультета машиностроения имени Пола М. Рэди, CLARI может трансформировать свою форму из квадратной в длинную и стройную, когда вокруг становится тесно.
Кабуц и его коллеги представили миниатюрного робота в исследовании, опубликованном в журнале Advanced Intelligent Systems.
Прямо сейчас у КЛАРИ четыре ноги. Но конструкция машины позволяет инженерам смешивать и сочетать ее придатки, что потенциально может привести к появлению некоторых диких и извивающихся роботов.
“Он имеет модульную конструкцию, что означает, что его очень легко настроить и добавить дополнительные ножки”, – сказал Кабуц. “В конце концов, мы хотели бы создать восьминогого робота в стиле паука, который мог бы ходить по паутине”.
CLARI все еще находится в зачаточном состоянии, добавил Каушик Джаярам, соавтор исследования и доцент кафедры машиностроения в Калифорнийском университете в Боулдере. Робот, например, привязан к проводам, которые снабжают его питанием и посылают основные команды. Но он надеется, что однажды эти миниатюрные машины смогут самостоятельно заползать в места, где раньше не лазал ни один робот, — например, во внутренности реактивных двигателей или в обломки рухнувших зданий.
“Большинство роботов сегодня в основном выглядят как куб”, – сказал Джаярам. – Почему они все должны быть одинаковыми? Животные бывают всех форм и размеров.”
Сила таракана
Джаяраму не привыкать к роботам, которые отражают многообразие животного мира.
Будучи аспирантом Калифорнийского университета в Беркли, он сконструировал робота, который мог протискиваться в узкие пространства, уменьшаясь примерно до половины своего роста — точно так же, как тараканы протискиваются сквозь трещины в стене. Но эта машина, по его словам, представляла собой лишь верхушку айсберга в том, что касается гибкости животных.
“Мы смогли протиснуться через вертикальные щели”, – сказал он. “Но это заставило меня задуматься: это один из способов сжатия. А что такое другие?”
Именно здесь на сцену выходит КЛАРИ, созданная для того, чтобы протискиваться через горизонтальные промежутки.
В своей самой простой форме робот имеет форму квадрата с одной ногой вдоль каждой из его четырех сторон. Однако в зависимости от того, как вы сжимаете КЛАРИ, он может стать шире, как краб, или более вытянутым, как старый любимец Джаярама, таракан. В целом, робот может изменяться от примерно 34 миллиметров (1,3 дюйма) в ширину в своей квадратной форме до примерно 21 миллиметра (0,8 дюйма) в ширину в своей удлиненной форме.
В отличие от более раннего механизированного таракана Джаярама, каждая из ног CLARI функционирует почти как независимый робот — со своей собственной печатной платой и двойными приводами, которые перемещают ногу вперед, назад и из стороны в сторону, подобно человеческому тазобедренному суставу. Теоретически, такая модульность могла бы позволить роботам CLARI принимать самые разнообразные формы.
“То, что нам нужно, – это роботы общего назначения, которые могут изменять форму и адаптироваться к любым условиям окружающей среды”, – сказал Джаярам. “В животном мире это может быть что-то вроде амебы, которая не имеет четко определенной формы, но может меняться в зависимости от того, нужно ли ей быстро двигаться или проглотить немного пищи”.
Веб-сканер
Он и Кабуц рассматривают свой нынешний дизайн как первый в серии роботов CLARI, которые, как они надеются, станут меньше и проворнее.
В будущих версиях исследователи хотят встроить датчики в CLARI, чтобы он мог обнаруживать препятствия и реагировать на них. По словам Кабуца, группа также изучает, как придать роботу правильное сочетание гибкости и силы — задача, которая будет становиться только сложнее, чем больше ног добавит команда.
В конечном счете, команда хочет разработать роботов, изменяющих форму, которые перемещаются не просто в лабораторных условиях, а в сложном естественном пространстве, в котором машинам нужно будет отскакивать от препятствий, таких как деревья или даже травинки, или проталкиваться сквозь трещины между камнями и продолжать движение.
“Когда мы пытаемся поймать насекомое, оно может исчезнуть в щели”, – сказал Кабуц. “Но если у нас есть роботы с возможностями паука или мухи, мы можем добавить камеры или сенсоры, и теперь мы можем начать исследовать пространства, в которые раньше не могли попасть”.