Исследователи из Университета Карнеги—Меллона создали робота, который воспроизводит структуру и движения офиуры — беспозвоночного животного, похожего на морскую звезду. Робот может ползти под водой при помощи пяти ножек, которые приводятся в действие благодаря «скелету», изготовленному из металла с эффектом памяти формы (SMA).
По планам исследователей, робот сможет выполнять простые миссии под водой. Кроме того, он поможет лучше понимать организм и поведение офиуры. Авторы проекта решили, что, чтобы максимально точно воспроизвести способность животного перемещаться по морскому дну, робота не следует привязывать к внешнему оборудованию, поскольку это помешало бы ему двигаться свободно.
Робот, которого учёные назвали PATRICK («Патрик») в честь персонажа известного мультсериала, двигается с помощью «скелета», изготовленного из материала с эффектом памяти формы. Этот тип металла обладает высокой гибкостью. Если пропустить через него электрический разряд, материал нагреется и примет форму, которая была ему придана изначально. Это действие схоже с сокращением мышц: робот сгибает и разгибает конечности, что позволяет ему перемещаться в заданном направлении. Оболочка робота сделана из силикона, что делает его очень гибким и водонепроницаемым.
Чтобы управлять движением «Патрика», учёные разработали несколько моделей изменения формы его конечностей, согласованных между собой. Перемещением робота можно управлять с помощью устройства беспроводной связи. Помимо этого, исследователи хотели, чтобы робот мог чувствовать окружающую среду и самостоятельно выбирать, в каком направлении двигаться.
«Мы обнаружили, что мягкий робот, который не привязан к какому-либо внешнему оборудованию, может самостоятельно достичь движущейся цели, даже если существует большая степень неопределенности в поведении самого робота. Из-за сложного взаимодействия между температурой окружающей среды, деформацией материала самого робота и трением мы никогда не можем быть полностью уверены в том, как робот будет реагировать на заданные ему команды».
Хотя сложная конструкция «Патрика» также затрудняет прогнозирование его поведения, она позволяет роботу автоматически реагировать на изменения окружающей среды путем деформации конечностей без необходимости использования дорогостоящих алгоритмов управления.
Исследователи надеются, что в будущем робота-офиуру можно будет использовать для проведения геологических исследований и сбора биологических проб со дна океана.
«В наших следующих исследованиях мы будем экспериментировать с большим количеством алгоритмов управления роботом, а также попытаемся разработать для него модели машинного обучения. Также мы планируем встроить в робота датчики, чтобы он мог решать более широкий круг полезных задач» — указывают учёные.
Ранее подобного робота создали японские учёные из университетов Тохоку и Хоккайдо. Исследователи сосредоточились на способности офиур моментально адаптироваться к повреждениям. Офиуры способны продолжать движение даже после того, как лишатся одного из лучей, координируя оставшиеся соответствующим образом. Похожим образом японский робот-офиура может за несколько секунд приспособиться к повреждению. Исследователи надеются, что их открытие поможет разработать роботов, которые смогут функционировать, не теряя производительности, в неблагоприятных условиях, например, зонах бедствия.
