Группа специалистов из Южного научно-технологического университета (Китай) под руководством доцента Вана Хунцяна разработала новый тип конечностей для человекоподобных роботов, принцип устройства которых основан на структуре костей ног человека. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Согласно данным, представленным разработчиками, новые конечности весят всего 350 граммов, при этом способны менять свою длину примерно в три раза. Они сохраняют устойчивость в широком перечне условий и выдерживают значительные нагрузки. Благодаря таким характеристикам робот-прототип с мягкой конструкцией способен плавать, передвигаться по мелководью и ползать по земле в тысячу раз быстрее, чем аналогичные машины.
Биомиметический подход: что позаимствовано у человеческих костей
Китайские ученые отмечают, что современные антропоморфные роботы значительно уступают людям в гибкости и диапазоне движений. Одна из причин — отсутствие в их конечностях структур, аналогичных костям позвоночных, которые отличаются высокой прочностью, низкой массой и способностью расти, меняя форму при необходимости.
Разработанные «кости для роботов» воспроизводят ключевые структурные элементы реальных костей. В их центре расположена полая камера из полимерного материала, покрытая эластичными нитями для запасания энергии. При заполнении газом камера растягивается, позволяя конечностям робота увеличиваться или уменьшаться в длину. Камеру окружает прочный каркас из текстиля и направляющие штыри из углеволокна, обеспечивающие стабильность конструкции при деформациях и в процессе движения.
Параметры прототипа и его возможности
Используя эти конечности, исследовательская группа собрала человекоподобного робота из мягких материалов массой 4,5 кг. Машина может утраивать свой рост, сокращать его на 36% или менять ширину на 60% при прохождении через узкие пространства. Робот демонстрирует способность относительно быстро ходить по мелководью, плавать, ползти и даже играть в футбол.
По словам ученых, в перспективе технология позволит создавать гуманоидных роботов, способных работать в тех же условиях и средах, что и человек. Расширяющиеся конечности открывают новые возможности для применения роботов в задачах, требующих адаптации к различным пространственным условиям и передвижения в сложных средах.