Сложные роботы. Что общего между оригами и робототехникой?

На самом деле оригами — это источник вдохновения и инструмент для воплощения фантазий робототехников, которые стремятся сделать универсального автономного робота, способного и летать, и полосу препятствий пройти, и в космос отправиться. Оригами позволяет создать из одного листа бумаги множество трехмерных форм, а робототехника — оснастить его искусственным интеллектом и сдвинуть с места. Робогами уже умеют делать сальто, летать как божьи коровки. Поэтому, трансформеры и робовосьминогы убедили инженеров обратиться к японскому искусству складывания бумаги. Почему НАСА выбирает робогами и как управлять таким роботом через магнитное поле. Классические роботы хоть и не всегда похожи на людей или животных, однако в движение их приводят все же очень похожи конструкции: тросы-сухожилия внутри корпуса, соединения-суставы и силовые приводы-мышц. Такое строение означает, что максимум их функционала заранее ограничен — роботов создают под конкретные задачи, а потому разработчики выбирают единственные размер, конструкцию, тип передвижения и другие параметры, которые наиболее подходят для определенных условий. Роботы имеют очень мало вариантов формы, а следовательно плохо умеют адаптироваться под среду: иногда нужно стать ниже, иногда меньше или больше, а иногда вообще сложиться. Пока роботы-трансформеры это не про экшн между автоботами и десептиконами и вряд ли когда-то будет. На это есть свои причины: модули должны быть недорогими и взаимозаменяемыми, а затраты энергии на их движение — минимальными. Реальном Оп тимусу Пройму нужен по крайней мере гидравлический двигатель, а это опять расходы и сложности, ведь всю гидравлическую конструкцию из насосов, клапанов и трубок еще нужно как-то трансформировать вместе с роботом.

Еще один вариант для полиморфных роботов — мягкая робототехника. Такие работы конструируются с полностью мягких материалов и обычно похожи на червей или осьминогов. Именно благодаря своей мягкости такие работы могут применяться там, где требуется деликатное взаимодействие с окружающей средой, например в медицине, при работе с хрупкими предметами или в сложных условиях, требующих гибкости. Таких роботов научили хватать предметы: они могут делать это щупальцами и клешнями, а некоторые своими «руками» научились даже вкручивать лампочки и узнавать предметы на ощупь. В движение их приводят гидравлические приводы, электроактивные полимеры, гидрогель, мягкие пневматические генераторы. Однако одновременно камнем преткновения мягких роботов является недостаточная жесткость конструкции. Она затрудняет их быстрое перемещение в пространстве из-за задержки в передаче воздействия на подвижные элементы работа и ограничивает использование многих датчиков, которые все еще остаются жесткими.

Роботы-оригами — это сложенные конструкции из сверхтонких материалов, которые могут менять свою форму и лучше приспосабливаться к среде, чем другие работы. Это множество динамических, основанных на геометрии, складок, которые действуют вместе, и приводят машину в действие. Они одновременно имеют характеристики как жестких, так и мягких роботов, и могут выполнять больший объем задач с меньшим количеством элементов.

И поэтому космос — это идеальная среда для робогами, ведь космонавтам да и космическим аппаратам трудно позволить себе везти огромное количество техники. Однако все проблемы решит одна роботизированная платформа. Так, например лаборатория реактивного движения НАСА разработала и испытала прототип колесного робота PUFFER, который может быть как четырехколесным, так и двухколесным, и при этом может использовать колеса с разным протектором в зависимости от рельефа местности, по которой он передвигается. Он может проехать 250 метров скользкими поверхностями, и «кремнистыми склонами с наклоном в 45%, выдержать падение с» марсианской трехметровой высоты «и проползти под препятствиями, просто меняя форму рамы. Его компактная конструкция позволяет создать несколько таких роботов. Поэтому разработчики предлагают доставлять их на станции или другие планеты для исследования местности, и возвращения для подзарядки и передачи образцов для анализа. Также на них можно разместить еще одних составных роботов, как, например, систему распыления сжатого газа POCCET (PUFFER-Oriented Compact Cleaning and Excavation Tool), которая может рыть ямки в реголите и очищать солнечные панели от пыли.

Перевод материала nauka.ua