Создан робот, который меняет пропорции тела, имитируя эволюцию животных
Исследователи Мичиганского университета представили роботизированную платформу с открытым исходным кодом, которая позволяет изучать, как длина и сегментация конечностей влияют на передвижение животных. Новый робот, «Тесей» (TROT), сочетает модульность и доступность, создавая возможности для биомеханических исследований и экспериментальной робототехники. Результаты работы опубликованы в Bioinspiration & Biomimetics.
Конструкция и возможности
Робот назван в честь философского парадокса «Корабль Тесея». Парадокс описывает ситуацию, когда все части корабля постепенно заменяются новыми: остается ли это все еще тот же корабль?
Название TROT (или «Робот Тесея») отражает идею, что конструкцию робота можно менять — менять длину и пропорции конечностей, сегменты тела — и при этом это остаётся «тот же робот».
TROT имеет четыре ноги с коленями, направленными назад. Каждая нога оснащена тремя приводами, управляющими движением бедра и колена. Корпус робота выполнен из деталей, напечатанных на 3D-принтере, что позволяет быстро менять форму и пропорции тела. Надпись «TROT» выделяет робота на экспериментальном поле, где он проходит испытания в сложных условиях. Инструкции доступны для университетов с базовыми ресурсами.
По словам доцента кафедры робототехники Талии Мур:
«В палеонтологии мы можем изучать кости, но трудно понять, как изменения пропорций конечностей влияют на движение. TROT позволяет моделировать эти особенности за считанные минуты, тогда как раньше на каждый робот уходили годы».
Гибкость и возможности робота
Платформа создана так, чтобы каждый сегмент можно было менять: добавлять или удалять части, изменять диапазон движений, имитировать мышцы и упругие свойства конечностей без использования настоящих пружин. Это позволяет изучать биомеханические последствия эволюционных изменений и проверять гипотезы о вымерших или современных видах.
Картик Урс, первый автор исследования, отметил:
«Робот разработан для простоты сборки. Минимальный набор деталей соединяется одним способом, что ускоряет повторные испытания и делает проект доступным для исследователей без глубоких навыков робототехники».
Биомеханика и эволюция
Идея TROT возникла после анализа классических экспериментов с бегущими гепардами и козами. Известно, что распределение массы по конечности влияет на момент инерции и энергозатраты при движении. С помощью робота исследователи смогли изолировать этот фактор, изменяя только массу и пропорции конечностей, чтобы точно измерить, как эволюционные изменения влияют на эффективность движения.
По словам Мур:
«Это позволяет понять, почему ноги некоторых животных становятся длиннее или тоньше, а другие сохраняют более массивные сегменты. Ранее такие выводы оставались гипотезой, так как в живых животных слишком много переменных».
Образовательный и практический потенциал
Хотя TROT не предназначен для коммерческого применения, он предоставляет модель для обучения и экспериментов. Исследователи и энтузиасты могут скачать чертежи с сайта университета, а детали печатаются на обычных 3D-принтерах или с использованием стереолитографии. Платформа позволяет разрабатывать конструкции, адаптированные к конкретной местности или задачам, и открывает новые возможности для биологов и инженеров.
«С TROT мы можем моделировать эволюцию тел животных за минуты, а не годы. Это шаг вперед в понимании того, как морфология влияет на движение, и инструмент для новых открытий в биомеханике и робототехнике», — заключила Мур.
