Многие животные, современные летательные и подводные аппараты имеют веретенообразную, вытянутую форму, которая помогает уменьшить динамическое сопротивление окружающей среды и добиться максимально эффективного движения в воде и воздухе.
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли вдохновились внешним образом обыкновенных тараканов и создали миниатюрного робота, который использует форму своего тела для ловкого преодоления искусственных препятствий. Оснащенный характерной для тараканов дискообразной оболочкой, бегающий робот способен маневрировать так,
чтобы пробираться между искусственно созданными на его пути вертикальными препятствиями, напоминающими травинки, и для этого ему не нужны дополнительные датчики и органы управления.
Упорный робот просто находит оптимальный угол и проникает в щель между препятствиями. Ученые надеются, что в будущем подобная схема может быть реализована в автономных роботах, которые могут использоваться для мониторинга природных ландшафтов и даже в спасательных операциях.
«Большинство работ по роботам решали проблему препятствий путем избегания их, что сильно зависит от использования сенсоров для оценки местности и использования алгоритмов для их объезда. Однако когда местность становится тесно загроможденной, особенно когда щели между препятствиями становятся сравнимыми или меньше размеров самих роботов, этот подход способен решить проблему, раз чистый путь не может быть найден», — говорит ведущий Чень Ли, автор работы, опубликованной в журнале Bioinspiration & Biomimetics.
Для копирования формы ученые выбрали дисковидных тараканов, обитающих в тропических лесах Центральной и Южной Америки, которым частенько приходится пробираться через заросли травы, подстилку из листьев и упавшие ветки. За тем, как похожие на них роботы пробирались через искусственные травинки, исследователи наблюдали при помощи камер с ускоренной съемкой.
Сначала ученые насаживали на тараканов три различные по форме оболочки, чтобы выяснить, как форма тела влияет на их способность проникать через препятствия, — овальный конус, напоминающий тело таракана, плоский овал и плоский прямоугольник.
Выяснилось, что все другие формы не позволяют так ловко преодолевать щели.
Тогда ученые стали экспериментировать с шестиногими роботами, корпус которых также имел разные формы.
Оказалось, что корпус, напоминающий тараканье тело, лучше всего помогает роботу в преодолении искусственных препятствий. При этом изящный трюк — переворот — не требовал никаких доработок в программу.
«Это наземная аналогия вытянутой формы, которая уменьшает сопротивление птиц, рыб, самолетов и подлодок при движении в среде. Мы называем это террадинамической обтекаемостью», — сказал Ли.
