Морфоботы весом 5,5 кг покоряет небо и землю — секрет динамичной трансформации раскрыт

Наземные и воздушные роботы долгое время сталкивались с ограничениями. Наземные машины не могут преодолевать высокие препятствия, а дроны — ограничены в запасе энергии и безопасности, особенно в городских условиях. Поэтому ученые ищут баланс, объединяя преимущества обоих типов.

Традиционные решения с несколькими приводами и избыточными механизмами зачастую делают роботов громоздкими и дорогими. Морфоботы — роботы, меняющие форму с помощью одних и тех же конечностей — помогают снизить вес и упростить систему.

Биологические прототипы и искусственные мышцы

Вдохновляясь природой, исследователи из Университета штата Колорадо создали роботов с изменяемой формой ног и тела, способных адаптироваться к разной местности. Для этого они применили искусственные мышцы, которые реагируют на электрический импульс, меняя жесткость и форму.

Подобные решения повышают универсальность роботов и позволяют им совершать маневры, которые раньше казались невозможными.

Взгляд на ATMO — робота-трансформера из Caltech

Главное достижение команды Caltech — морфобот ATMO, который меняет форму во время полета, используя всего четыре двигателя. Кожухи моторов превращаются в колеса, а специальный привод переключает конфигурацию, позволяя роботу с легкостью приземляться и сразу же начинать движение.

"Возможность трансформироваться в воздухе открывает массу возможностей для повышения автономности и надежности", — говорит аспирант аэрокосмического факультета Caltech Иоаннис Мандралис.

Трудности полета вблизи земли

Приземление дронов — одна из самых сложных задач аэродинамики. Потоки воздуха, отталкиваемые лопастями или двигателями, взаимодействуют с землей, создавая нестабильность. Для ATMO усложняет задачу то, что четыре струи постоянно влияют друг на друга, вызывая турбулентность.

Чтобы понять и контролировать эти процессы, инженеры провели серию экспериментов с тензодатчиками и визуализацией воздушных потоков. Полученные данные легли в основу передовой системы управления — прогностического контроллера, который заранее прогнозирует поведение робота и мгновенно корректирует действия.

Тестирование ATMO: как робот учится трансформироваться в воздухе

Робот весом 5,5 кг с размахом 30-65 см способен летать, а затем плавно опускаться на колеса и ехать по земле. Управление происходит с помощью дифференциального привода и системы ROS2, а точное позиционирование обеспечивают бортовые датчики и система захвата движения.

Особенность ATMO — "самоблокирующийся механизм наклонного привода", упрощающий трансформацию и снижая энергозатраты.

В ходе испытаний робот смог успешно приземляться под углом до 65°, а также выполнять динамические переходы с воздуха на землю и обратно, даже на сложном рельефе.

Перспективы и вызовы

Испытания прошли в контролируемых условиях, что позволило быстро развивать технологии. Но реальный мир сложнее — там роботы сталкиваются с нестабильной местностью и шумными датчиками. Поэтому впереди еще много работы для адаптации таких систем.

Amazon и робототехника: масштаб и инновации

В мире коммерческой робототехники выделяется Amazon. С момента приобретения Kiva Systems в 2012 году компания превратилась в лидера в использовании автономных роботов на складах. Сегодня в операциях Amazon задействованы более 750 000 роботов, которые сортируют и переносят посылки.

"Годы инноваций позволили нам создать и масштабировать уникальные системы, которые существенно повышают эффективность", — отмечает вице-президент Amazon Robotics Скотт Дрессер.

Среди роботов компании — Proteus (автономный мобильный робот), Robin (роботизированная рука для сортировки), Cardinal и Sparrow (манипуляторы), а также Vulcan — первый робот с осязанием, работающий рядом с людьми.

Amazon активно развивает искусственный интеллект и расширяет возможности своих систем, что подтверждается финансовыми успехами и ростом продаж.