Шестиногий робот оказался быстрее биологического аналога (+видео)

У бегущих позвоночных существ минимальный контакт ног с землей. По иному движутся насекомые. Эти шестиногие существа быстро бегают, опираясь попеременно на три ноги, две на одной стороне тела и одна на другой. Получается этакая динамичная тренога.

Подобный тип передвижения уже давно имитируют в своих работах биоинженеры. Чтобы лучше понять поведение животных, они разрабатывают шестиногих роботов. Насколько же эффективен этот способ для передвижения роботов?

Швейцарские исследователи показали, что на самом деле для перемещения роботов есть более быстрый способ. Это наводит на мысль, что конструкторы роботов в виде насекомых должны проанализировать другие возможности перемещения, включая двуногий вариант в координации движений или так называемый метод бипод.

Ученые провели множество сеансов компьютерного моделирования, испытаний роботов и экспериментов на дрозофилах - наиболее часто используемых при биологических экспериментах насекомых. «Мы хотели определить, почему насекомые используют походку типа трипод, обеспечивает ли она наиболее быстрый способ перемещения для шестиногих животных и роботов», - сообщил Паван Рамдя, один из руководителей и соавтор исследования. Ученые использовали подобный эволюции алгоритм для оптимизации скорости ходьбы имитируемой модели насекомых на основе дрозофил.

Полученные результаты выявляют в новом свете эти проблемы для биологов и робототехников. Исследователи обнаружили, что распространенная походка насекомых с опорой на три ноги оказалась оптимальной для роботов, когда им пришлось лазить по вертикальным поверхностям с прилипанием к ним кончиков ног. Напротив, моделирование перемещения по земле, когда не требуется прилипание ног, показало, что перемещение с опорой лишь на две ноги (бипод) в любой момент времени быстрее и эффективнее. Хотя в природе нет насекомых, использующих этот способ.

Затем ученые создали шестиногого робота, способного передвигаться, опираясь при перемещении как на три, так и на две ноги. Двуногое перемещение оказалось более быстрым, подтвердив полученные ранее результаты моделирования алгоритмов.

Наконец, экспериментаторы исследовали поведение настоящих насекомых. Чтобы увидеть, какую роль сцепление ноги может играть в координации реальных мух, они покрыли конечности ног у мух липким полимерным материалом. Получилось так, словно мухи были одеты в сапоги. Мухи быстро начали использовать двуногое хождение, похожее на выявленное в моделировании. «Этот результат показывает, что, в отличие от большинства роботов, животные могут адаптироваться, чтобы найти новые способы ходьбы в новых условиях», - сказал Робин Тандиакел, один из инициаторов исследования.