Прыгающие пауки не могут строить паутину, но они также могут производить нить и не захотят прыгать в пустоту без страховочного троса, впрочем, также, как и люди. Прежде, чем прыгать, они страхуют себя нитью, а затем отпускают ее немного больше, чем требуется для полета. Так что, если они пролетят мимо цели, то могут остановиться, а затем подняться обратно в точку с которой делали прыжок.
Несколько лет назад биологи занялись более серьезным изучением страховочной системы прыгающих пауков, и выяснили, что они используют ее как для контроля, так и для безопасности. За счет избирательного изменения натяжения страховочной нити, пауки могут контролировать угол полета и гарантировать точное приземление.
Такое сочетание безопасности и контроля представляется довольно хорошей идеей, не так ли? Так давайте научим роботов делать тоже самое.
Сразу возникает вопрос, почему нужно использовать привязь, когда что-то типа хвоста прекрасно годится для стабилизации прыжков. Для этого есть несколько причин. Первая - это физическая безопасность, которую дает трос, потому что он может полностью предотвратить падение. Но еще более важно то, что система стабилизации на основе импульса углового момента должна быть либо быстро движущейся, либо относительно массивной, или то и другое вместе, в противном случае она работает не очень эффективно.
Привязная система прыгающего робота может быть очень маленькой и легкой, так как вам нужно носить ее с собой, имея очень маленький привод, который поможет запускать ее. Привязная система будет иметь конечный срок службы, который ограничен массивностью используемого материала, что имеет значение в портативной конструкции. Но в ситуациях, когда размер, вес и потребляемая мощность очень важны, трос, вероятно, будет значительно более эффективным вариантом.
Тщательное изучение динамики прыжка пауков показало, что сразу же после прыжка, паука в полете начинает медленно разворачивать назад. Чтобы компенсировать этот эффект, насекомые используют внутренний фрикционный тормоз на нити, чтобы обеспечить небольшой импульс, толкающий вперед и немного изменяющий траекторию движения, чтобы иметь возможность приземления примерно параллельно с землей. Если оставить все как есть и не использовать торможение, они продолжают вращаться в обратном направлении и приземляются вверх тормашками.
Исследователи из Университета Кейптауна из Южной Африки создали робота под названием LEAP (Line-Equipped Autonomous Platform), чтобы имитировать прыжковые навыки пауков. LEAP вряд ли напомнит вам какого-либо паука. На самом деле, это просто железяка (в основном, сделанная из конструктора LEGO Technic), способная в полете управлять небольшим плетеным, нейлоновым шнуром с использованием небольшого двигателя. Строго говоря, это даже не прыгающий самостоятельно робот — тут его выстреливают из катапульты. Фактическая прыжковая часть процесса (по крайней мере, сейчас) не относится к основной области исследований, в которую входят эффективность троса и управления.
Так, насколько хорошо это работает? Оказывается, примерно также, как и у паука. Выдерживать постоянный угол полета непросто, поэтому робот (и паук) периодически включают торможение троса, изменяя угол полета так, чтобы удачно приземлиться. В зависимости от начальной скорости прыжка, это может произойти один или два раза в течение полета, но в обоих случаях робот сумел правильно приземлиться. Немного сложнее обстоит дело с вращением вокруг продольной оси и с отклонением от курса, эта версия робота не имеет активного контроля над этими осями, хотя исследователи предполагают, что следующая версия робота позволит ему с помощью троса контролировать отклонение и по дополнительным осям.
Комментарии
(0) Добавить комментарий