Ни переда, ни зада: инженеры создали уникального робота в форме морского ежа

Инженеры из Лаборатории общей робототехники Университета Дьюка (США) представили прототип робота, который кардинально отличается от привычных антропоморфных или четвероногих моделей. Машина, получившая имя Argus, визуально напоминает морского ежа и обладает абсолютной изотропией — она способна с одинаковой эффективностью двигаться, ускоряться и воспринимать окружающий мир в любом направлении. Статья с описанием технологии опубликована в журнале Science Robotics.

Математика идеального движения

Создатели большинства современных роботов копируют формы людей, собак или насекомых. Однако в новой работе авторы пришли к выводу, что для максимальной проходимости важен не внешний вид, а равномерность физических возможностей машины во всех плоскостях.

Разработчики ввели новый математический критерий — динамическую изотропию. Он оценивается по шкале от 0 до 1 и показывает, насколько стабильно робот может ускорять свой центр масс в любую сторону. Если у передовых гуманоидов и дронов этот показатель не превышает 0,6, то Argus набрал 0,91, вплотную приблизившись к теоретическому максимуму. Чтобы найти эту идеальную форму, ученые смоделировали более 1500 конфигураций.

Устройство «всевидящего стража»

Свое имя робот получил в честь многоглазого великана Аргуса из древнегреческих мифов. Конструкция представляет собой центральное ядро, из которого радиально расходятся 20 модульных телескопических ног. Точки их крепления соответствуют вершинам додекаэдра (правильного многогранника с 12 пятиугольными гранями).

У робота нет понятий «перед», «зад», «право» или «лево». На конце каждой ноги установлена сенсорная камера глубины. Такая конфигурация обеспечивает не только идеальное распределение усилий при перемещении, но и панорамный круговой обзор на 360 градусов без слепых зон.

Экстремальные тесты в дикой природе

Управление роботом полностью базируется на алгоритмах искусственного интеллекта, обученных в симуляции. В ходе реальных испытаний на территории университетского кампуса, в густых лесах, на песчаных пляжах и влажных поверхностях Argus показал невероятную эффективность:

• Перемещается по траве, веткам и грязи, преодолевая препятствия высотой до 13 сантиметров.
• Мгновенно восстанавливает равновесие после сильных направленных ударов.
• Сохраняет подвижность и адаптируется к ходьбе, даже если три его ноги полностью сломаны.
• Способен зажимать себя между двумя параллельными вертикальными стенами и карабкаться по ним вверх.
• Переносит полезную нагрузку весом до 4,5 кг почти без потери скорости.

По словам руководителя исследования Боюаня Чэня, динамическая симметрия — это универсальный эволюционный принцип, который природа использует для создания вирусов и морских ежей.

В перспективе такие роботы могут стать незаменимыми инструментами для работы в завалах, густых лесах и даже в условиях экстремально низкой гравитации на других планетах.