Черпая вдохновение у птиц, рыб и даже червей, исследователи в Европе разрабатывают машины для исследования мест на Земле, до которых людям трудно добраться.

Орнитоптер из научно-фантастического блокбастера «Дюна» напоминает вертолет, скрещенный со стрекозой. Неудивительно, почему.

С тех пор, как человечество придумало полет, инженеры-новаторы черпали вдохновение в природе. Сегодня они стремятся создать летающих роботов, которые смогут добраться до отдаленных мест, чтобы следить за окружающей средой и собирать образцы.

Взмахи крыльями

Птицы, например, являются отличной моделью для исследования конструкций, по мнению доктора Рафаэля Зуфери, робототехника из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне.

«Они извлекают выгоду из миллионов лет эволюции», — сказал он. «Итак, у нас есть что-то, что оптимизировалось на протяжении всей истории».

Зуфери возглавляет исследовательский проект по разработке роботов с машущими крыльями.

Проект, получивший название FAAV , начался два года назад и был сосредоточен на легких и доступных летательных аппаратах, которые можно было бы отправлять для исследования рек, озер и морей, чтобы следить за их здоровьем и собирать данные.

Воздушно-водные машущие роботы могут как летать, чтобы добраться до укромных мест, так и нырять, чтобы исследовать, например, подводное царство вулканических озер.

«С роботом весом 200 граммов вы можете прикрепить его к рюкзаку, подойти к краю вулкана и запустить в озеро», — сказал Зуфери.

Он привел примеры других потенциальных применений этих роботов-помощников, таких как изучение здоровья коралловых рифов, взятие образцов морских организмов для тестов ДНК или анализ подводных отложений.

Тест на взлет, успех в плавании

Зуфери сказал, что основная техническая задача — поднять робота в воздух из воды. На данный момент его команда добилась определенных успехов в лаборатории.

«Работа все еще продолжается», — сказал он. «Но первые результаты были довольно хорошими».

Исследователи исследуют как складные, так и нескладывающиеся крылья, чтобы выяснить, что работает лучше всего. Команде также удалось заставить своего робота плавать со скоростью один метр в секунду после входа в воду с воздуха — быстрее, чем большинство других плавающих роботов.

«Это также был очень хороший первый результат», — сказал Зуфери. «Нам удалось заставить робота хорошо плавать, хотя изначально он был создан для полета».

Имитировать природу таким способом не так просто, как может показаться, и требует множества компромиссов. Например, робот должен быть одновременно достаточно легким, чтобы летать, и достаточно плотным, чтобы нырять с датчиками для отбора проб.

В поисках наилучшего сочетания материалов исследователи обратились к современным полимерам и углеродному волокну , известному своим хорошим соотношением прочности к весу.

Зуфери сказал, что примерно через шесть месяцев можно будет создать робота, способного летать и плавать. Он оценил стоимость примерно в 350 евро за штуку, заявив, что это хорошая цена для такой деятельности, как мониторинг окружающей среды.

Подземное царство

Идя еще дальше, другие исследователи разрабатывают робота, способного проникать в сложные подземные места, в том числе с водой, для добычи полезных ископаемых.

В Европе имеется около 30 000 закрытых шахт, на которых до сих пор хранится сырье, включая хром, медь, золото, железо и цинк, имеющие решающее значение для таких отраслей, как энергетика и электроника. Экологически безопасное восстановление этих материалов с помощью роботов позволит избежать необходимости посещения людьми опасных мест и уменьшит потребность в импорте.

«Логический выбор — отправить роботов», — сказал доктор Клаудио Росси, робототехник из Технического университета Мадрида в Испании. «Основная идея состоит в том, чтобы обеспечить Европу устойчивыми внутренними источниками сырья . Они используются повсюду, в том числе в мобильных телефонах, компьютерах и автомобилях».

Проект ROBOMINERS , который он возглавляет, разрабатывает прототип, вдохновленный движениями рыб, насекомых и червей.

Способный прокладывать туннели через затопленные шахты, этот тип бесстрашных исследователей позволит осуществлять сверхглубокую добычу полезных ископаемых и добычу месторождений, которые в противном случае были бы неэкономичны для компаний, а также опасны для людей.

По словам Росси, относительно небольшой размер и точность копания робота, составляющего около одного метра в поперечнике и трех метров в длину, позволит сократить количество отходов и быть более экологичным, чем обычная техника. Идея состоит в том, чтобы использовать такого рода роботов на флотах.

Усы для робота

Робот сможет самостоятельно ремонтироваться и будет работать с помощью датчиков и искусственного интеллекта.

«Усы у робота похожи на крота», — сказал Росси. «С их помощью он может касаться стен или препятствий, и мы можем построить 3D-модель шахты. Он может сказать нам, что здесь есть стена, здесь есть камень, а слева есть туннель».

Испытания подводного бурения прошли в Эстонии и Словении, при этом большинство ключевых компонентов робота были испытаны под давлением воды около 100 бар.

«Это означает, что машина будет способна работать на глубине до 1000 метров, чего более чем достаточно», — сказал Росси.

Хотя проект должен завершиться 30 ноября 2023 года спустя четыре с половиной года, Росси заявил, что для совершенствования прототипа потребуются последующие работы.

Он прогнозировал, что интеграция ИИ в робота может занять еще три-четыре года, десятилетие, чтобы получить полностью работающую модель, и 20 лет, чтобы начать производство.

«Мы только начинаем, но мы многому научились», — сказал Росси.

Глядя на ситуацию наоборот, Зуфери из FAAV считает, что его работа над машущими роботами может быть полезна исследователям птиц.

«Почему ныряющие птицы имеют такой размер крыльев и почему они обладают такой жесткостью?» он сказал. «Потенциально мы могли бы прийти к биологу и сказать: «Это ответ на ваш вопрос».