Много времени ученые потратили на изучение гусениц, которые, не имея ни костей, ни суставов, прекрасно управляют своим телом с помощью простейшей нервной системы

В настоящее время исследователи из Университета Тафтса (США) занимаются проектированием пластичных роботов, которые способны сжиматься в несколько раз, а затем вновь восстанавливать свою первоначальную форму и размеры. В дальнейшем планируется заменить синтетические материалы, используемые при их изготовлении, биологическими, с тем чтобы роботы обладали устойчивостью к воздействию микроорганизмов.

По словам одного из руководителей проекта, профессора факультета естественных наук Университета Тафтса Барри Триммера, создание подобных роботов -- совершенно новое слово в робототехнике.

"Большинство современных машин изготовлено из жестких материалов, -- подчеркнул он. -- Они передвигаются за счет использования различных сочленений, шарниров и передаточных механизмов. Однако у многих животных в теле нет жестких компонентов, у них отсутствуют скелет и кости. В естественной среде обитания они прекрасно обходятся и без них. Теоретических основ организации перемещения меняющих форму тел на сегодняшний день не существует... И мы хотели бы поучиться этому у живых существ, почерпнуть у них соответствующие инженерные решения".

Если применить для создания искусственных мышц и органов чувств биологические материалы (например, протеины шелка), роботов можно будет использовать для обнаружения мин, а также при организации поисково-спасательных операций в условиях повышенного риска. За счет уменьшения собственных размеров они смогут проникать в самые труднодоступные места. К примеру, при ведении боевых действий солдаты получат возможность запускать роботов в здания из-под дверей или через колодцы, проложенные для электрического кабеля. Пластичные роботы смогут взбираться по веревкам, по кабелям и деревьям, а также передвигаться в каменных руинах, которые для традиционных машин оказываются непроходимыми.

"Мы надеемся, что наши технологии помогут нам повысить адаптируемость роботов и их управляемость в сложных ситуациях, -- подчеркнул Триммер. -- Роботы могут оказаться прекрасными помощниками в здании или на дороге, но передвигаясь в лесу или карабкаясь по деревьям и стенам, они в общем случае проявляют себя уже не так хорошо… Поэтому нам хотелось бы сделать нечто похожее на спрута и умеющее гибко менять свою форму. Крупный осьминог способен сжиматься до размеров собственного глаза. Мы пока не знаем, как это сделать, но надеемся, что реализация данного проекта поможет найти необходимую для этого технологию".

Разрабатывая технологию создания меняющих форму роботов, Триммер и его коллеги активно исследуют организмы, встречающиеся в живой природе: осьминогов, гусениц и т. д.

Много времени ученые потратили на изучение гусениц, которые, не имея ни костей, ни суставов, прекрасно управляют своим телом с помощью относительно простой нервной системы. Удивительные способности гусеницы позволяют ей управлять каждой из ног всего лишь двумя мышцами. Даже при отсутствии суставов гусеница успешно перемещается, попеременно сокращая и расслабляя мышцы своих ног.

"Мы полагаем, что материал должен менять свою форму и реагировать на приложение силы в соответствии с расчетными параметрами, позволяющими осуществлять перемещение, -- отметил Триммер. -- Поворачиваясь, части тела помогают животным правильно выполнять требуемую работу".

Контроль за перемещением исследователи намерены осуществлять с помощью крошечных, гибких компьютерных микросхем. "Вместо того чтобы создавать суперкомпьютер, который будет управлять этими очень сложными пластичными структурами, мы намерены наделить вычислительными механизмами сам материал и структуры, -- пояснил Триммер. -- Анализируя перемещения пластичных живых существ с точки зрения традиционного инженерного подхода, мы понимаем, что управление таким телом требует выполнения множества расчетных операций. Подобные организмы должны были бы иметь большой мозг, чего на самом деле не наблюдается. Между мозгом мягкой гусеницы и вырастающих из нее мотылька или бабочки, которые уже имеют скелет, нет особой разницы. Значит, суперкомпьютер тут не нужен".

По мнению Триммера, в перспективе новые роботы должны получить самое широкое распространение в медицине. Вместо полужестких хирургических инструментов, которые могут повредить ткани и вызвать у пациента ощущение боли, при проведении эндоскопии имеет смысл использовать мягкие и пластичные устройства.

Прототипы подобных устройств существуют уже сегодня. Самые маленькие из них весят 2 грамма, а самые большие -- 200 граммов.

DARPA, агентство перспективных оборонных исследований министерства обороны США, заинтересованное в продолжении работ по созданию меняющих форму роботов, уже подписало с Университетом Тафтса договор о финансировании в размере 3,3 млн долл.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями