Природа не устает удивлять нас красотой своих «технологических» решений – а мы не устаем удивляться. Немудрено, что она то и дело вдохновляет дизайнеров и инженеров на то, чтобы, по возможности, не изобретать все с нуля, а воспользоваться ее дарами. Так поступили и разработчики «роботов-медуз», покоряющих воду и воздух с фантастической красотой и грацией.
Таким путем пошли и разработчики компании Festo, создатели интереснейших роботов – AquaJelly и AirJelly, обратившие свое внимание на древнейших представителей фауны, медуз. Разумеется, к этому приложены самые современные технологии, доступные человечеству.
AquaJelly, по сути, представляет собой искусственную медузу, которую приводит в движение электромотор и адаптивная механическая система. Она состоит из полупрозрачной полусферы и восьми щупалец, а центр ее занимает водонепроницаемая емкость, в которой укрыт и двигатель, и пара Li-Ion батарей, и сервоприводы.
По структуре своей каждое щупальце повторяет анатомию рыбьих плавников: оно «колышется» под влиянием перистальтических сил в заполняющих ее «сосудах», и совершает волнообразные движения. Движение же самой AquaJelly в трехмерном пространстве обеспечивает контролируемое перемещение центра ее тяжести. «Медуза» самостоятельно следить за состоянием своих аккумуляторов и поддерживает связь с зарядным устройством, при необходимости подзаряжаясь.
Связь поддерживается и с другими AquaJelly в пределах доступности. Находясь на поверхности воды, робот использует для коммуникации экономную радиосвязь – но основной способ связи под водой – это свет. Одиннадцать инфракрасных излучателей позволяют «медузам» взаимодействовать на расстояниях до 0,8 м. Это, конечно, не слишком далеко, но все же не позволяет медузам сталкиваться друг с другом.
В «нагрузку» к сенсорам, отслеживающим состояние окружающей водной среды, AquaJelly несет набор датчиков, следящих за ее внутренним состоянием, а чувствительный манометр позволяет роботу «осознавать» глубину своего погружения с точностью до нескольких миллиметров.
Но еще более интересна другая разработка инженеров из Festo – «воздушная медуза» AirJelly. Если AquaJelly чувствует себя в воде, как рыба, то AirJelly покоряет воздушную среду, используя похожие схемы. Конечно, для целей полета этот робот использует свой особый «пузырь», который заполняется легким гелием. В остальном он устроен примерно так же – хотя, на наш взгляд, впечатляет еще больше своего водного собрата.
РОБОТ TETWALKER
TETwalker – это пирамида из шести стержней, соединённых узлами.
В каждом узле находится электроника и электродвигатели, способные в широких пределах менять длину стержней.
Потому правильным тетраэдром данный робот является только находясь в покое. Зато когда робот хочет попутешествовать, он меняет свою форму, так, что центр тяжести выносится за предел опоры.
Тут же следует опрокидывание на бок. Но поскольку все стороны машины совершенно равнозначны – никакого "падения" нет – так робот и двигается.
Каждый узел в вершине пирамиды может нести камеры и сенсоры, так что перед нами работающий прототип робота для исследования других планет.
Его авторы считают, что подобный способ передвижения выгоден, так как этот робот принципиально не может опрокинуться на склоне.
Даже если он скатится в кратер, то спокойно продолжит работу. А если стенки не слишком крутые – сможет и подняться наверх. Надо ли говорить, что обычный марсоход (с колёсами), если перевернётся на камне, то тут же и заканчивает своё "выступление".
Однако, полагают создатели TETwalker, куда интереснее будет, когда нанотехнологии и микромеханика позволят уменьшить размеры такого тетраэдра в десятки, а может и в сотни раз.
Все технологические предпосылки к такому радикальному сокращению уже есть или намечаются в ближайшей перспективе.
И если каждый узел такого робота дополнить стыковочным механизмом – мириады подобных машин смогут формировать ту самую "живую амёбу", меняющую форму в зависимости от условий, а также заживляющую пробоины.
Она же сможет автоматически собираться в радиотелескоп или круглый планетоход типа "перекати-поле".
Миниатюрные и сравнительно простые процессоры таких модулей смогут объединяться в единый компьютер, возможно, похожий на нейронную сеть.
"Мы не жили бы долго, если бы наши тела работали, как современные космические корабли, — рассказал глава проекта доктор Стивен Кёртис (Steven Curtis). – Когда у нас возникает травма, новые клетки заменяют повреждённые. Подобным образом неповреждённые единицы роя объединятся, продолжая выполнение миссии, несмотря на обширное повреждение".
Да, авторы проекта предлагают называть такие корабли-роботы роями, хотя, учитывая, что его элементы будут соединены между собой, больше подошло бы определение многоклеточный организм.
Как бы то ни было, нынешний треугольный робот – наглядный пример, как может работать одна клетка такого робота-роя.
Он не только ходил (если можно применить к нему такое слово) по полу лаборатории в центре Годдарда, но уже успел побывать на испытаниях в Антарктиде.
В январе 2005 года машина оказалась на научной станции Макмердо (McMurdo), где условия во многом напоминают Марс.
Тест показал, что некоторые изменения улучшат работу робота. Например, размещение двигателей в середине распорок, а не в узлах, упростит конструкцию узлов и увеличит их надёжность.
Когда этот проект будет трансформироваться к микро— и наномасштабам, то телескопические стержни можно будет заменить на свёртывающиеся металлические ленточки или углеродные нанотрубки, что позволит "клеткам" будущей единой машины сжиматься почти до соприкосновения узлов, а значит, можно будет отправить на орбиту в одном запуске большее их количество.
Также в рамках данного проекта специалисты развивают новое программное обеспечение, позволяющее треугольникам собираться в "разумные" (до некоторой степени) машины.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Робот
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Промышленный Робот
3. https://www.prorobot.ru/
4. https://www.membrana.ru/articles/technic/2008/10/20/192500.html
5. https://www.popularmechanics.ru/part/?articleid=4182&rubricid=4
6. https://www.membrana.ru/articles/technic/2005/03/30/203400.html