Прыгающий робот, вдохновленный белкой, может приземлиться на ветку

Биологи совместно с разработчиками роботов изучили прыжки белок, чтобы создать одноногого робота, способного точно приземляться на узкую жердочку.

Бывший аспирант Калифорнийского университета в Беркли применил открытия профессора и старшего автора статьи Роберта Фулла и его студентов-биологов о белках к Salto, одноногому роботу, созданному в Калифорнийском университете в Беркли в 2016 году. Этот робот уже умел прыгать, выполнять элементы паркура и приземляться, но только на ровные поверхности. Задача заключалась в том, чтобы он мог точно приземляться на узкую жердочку.

Для изучения механики приземления белок исследователи разместили на ветке датчики, которые измеряли силу и крутящий момент. Анализ высокоскоростных видеозаписей показал, что белки при приземлении фактически выполняют стойку на передних лапах, направляя силу удара через плечевой сустав. В результате их передние лапы поглощают около 86% кинетической энергии.

Ключевым для сохранения равновесия оказалось то, что белки контролируют силу торможения при приземлении. Если животное чувствует, что не долетит до ветки, оно уменьшает усилие, чтобы вернуться в нужное положение. В случае, когда существует риск перелета, белка увеличивает тормозную силу, чтобы замедлиться и приземлиться сбалансировано.

Инженеры использовали полученные данные для доработки одноногого робота Salto. У робота уже был моторизованный маховик для поддержания равновесия. Исследователи добавили возможность реверсирования двигателя, чтобы Salto мог замедляться при приземлении на ветку. Также были установлены регулируемые силы ног, чтобы помочь роботу компенсировать недолет или перелет при посадке, дополнительно поддерживая эффект маховика. Несмотря на отсутствие возможности цепляться ногами, модифицированный Salto смог запрыгнуть на ветку и несколько раз удержать равновесие. Конструкция с пассивным захватом и низким трением была специально создана, чтобы усложнить задачу и протестировать новые алгоритмы балансировки.