Собакоробот подает лапу

Специалисты НИИ механики Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова совместно с проектом «Братья Вольт» разработали обновленную модель роботизированного пса. По сравнению с предыдущим аналогичным изобретением он обладает значительным набором качеств, свойственных реальной живой собаке.

Шагающие роботы – одно из самых перспективных на сегодняшний день направлений в развитии робототехники. Обслуживать их проще, срок службы дольше, а уровень энергопотребления ниже по сравнению с другими видами роботов (например, снабженных колесными приводами).

В мире существует уже множество разновидностей так называемых зооморфных роботов, строение и функции которых имитируют разнообразных животных.

В отличие от человека или стандартного механизма зоороботы часто способны осуществлять движение и по горизонтали, и по вертикали, легко обходить препятствия, проникать в труднодоступные места. К тому же им в течение длительного времени не требуются ни пища, ни питье. Такие роботы могут быть полезны в условиях пустыни, гористой местности или при освоении других планет. Незаменимы они при спасательных работах, например, если нужно доставать пострадавших из-под завалов.

Нередко зоороботов применяют для исследовательских работ. Так, в 2019 году специалисты Массачусетского технологического института построили роботизированную платформу Mini Cheetah, которую впоследствии использовали для исследований другие университеты. В течение двух лет на модели было отработано множество самых разных алгоритмов. Скажем, роботы научились выполнять обязанности собаки-поводыря для слепых, перепрыгивать через препятствия, а также приземляться на конечности, разворачиваясь в полете, подобно тому как это делают кошки.

Команда инженеров из университетов Цинхуа и Бехайнского (Китай), а также Калифорнийского университета в Беркли разработала модель робота размером с насекомое. Любопытно, что авторы попытались наделить его качествами реальных насекомых, в частности пауков и тараканов.

Робот-червь, изготовленный по образу и подобию круглого червя Caenorhabditis elegans, которого биологи и генетики часто используют для проведения опытов, представляет собой эластичную гусеницу с круглой белой головой и колесиками вместо лапок. Планируется, что электронный червь будет задействован в спасательных операциях. Главным достоинством «гусеницы» является способность огибать различные препятствия.

Робот-ящерица – проект на стыке биологии и механики. У живых гекконов робот позаимствовал умение передвигаться по вертикальной поверхности, в этом ему помогают специальные присоски. В то же время в отличие от живых чешуйчатых «собратьев» такой ящерке не требуется кислород, она может функционировать даже в условиях вакуума. В первую очередь роботы-ящерицы могут быть задействованы для космических исследований.

Робота-гепарда можно использовать для доставки срочных сообщений, когда другие средства связи недоступны. Такая электронная кошка способна развивать скорость до 18 километров в час. К тому же она может выполнять свои функции и в экстремальных ситуациях, допустим, в условиях боевых действий. Так как «гепард» умеет передвигаться не только по прямой, но и по зигзагообразной траектории, он сможет уйти, скажем, от огня снайпера.

Электронная собака может пробежать более 30 километров без подзарядки с грузом до 180 килограммов. Такой робот способен, к примеру, заниматься транспортировкой раненых и травмированных людей. К тому же он, как и натуральная собака, в состоянии воспринимать некоторые голосовые команды, такие как «Стоять!», «Сидеть!» или «Ко мне!».

Однако вплоть до 2021 года в России не имелось подобного рода разработок. Первый отечественный четвероногий робот был представлен теми же разработчиками из МГУ два года назад, его стоимость составила порядка 1,5 миллиона рублей.

Модель Unitree Robotics А1 массой около 15 килограммов имела классическое строение: каждая из конечностей состояла из двух секций, способных передвигаться вдоль корпуса и поворачиваться вбок. В основании конечностей имелось по три больших электромотора общей мощностью более трех киловатт. Работа над проектом шла около двух лет. Удалось научить робота ходить с разной скоростью. Кроме того, в ходе испытаний робот сделал попытку подняться из лежачего положения, но это закончилось падением.

Устройство протестировали на территории Московского зоопарка. Робота специально запускали в вольеры, чтобы наблюдать за реакцией животных на киберсобаку.

Тестирование подсказало авторам разработки, что в конструкции робота можно улучшить. Корпус устройства, функционирующего под управлением Robot Operating System, реконструировали так, чтобы было легче получать доступ ко всем его внутренним подсистемам. Также форма машины была изменена таким образом, чтобы с ней было удобнее работать на столе. Упростились возможности подключения и закрепления дополнительного оборудования.

Так, роботом можно управлять при помощи джойстика. Для осуществления навигации к нему можно подключать лидар и камеру глубины, что позволит киберсобаке распознавать стены и преграды. Это может оказаться полезно, скажем, при передвижении под землей или в подвальных помещениях.

В качестве базовой походки выбрана «рысь». Скорость передвижения «собаки» составляет около 3,5 километра в час. При этом робот может на ходу менять походку, а также частоту, длину и высоту шага. Кроме того, он способен давать лапу, ложиться и вставать из любой позиции.

«Мы получили большой объем обратной связи про робота и приступили к разработке второй версии, – комментирует ведущий инженер НИИ механики МГУ Антон Рогачев. – За прошедшие два года после премьеры мы сделали огромный шаг вперед по качеству исполнения робота, а другого такого робота в России так и не появилось, что немного печально».