Робототехники Таллиннского технического университета (TalTech) разработали новый класс биоинспирированных стоп, которые значительно повышают мобильность роботов на сложных поверхностях, таких как грязь и мокрый снег. Результаты, опубликованные в Bioinspiration & Biomimetics, могут расширить возможности роботов, позволяя им ориентироваться на сложных природных ландшафтах для проведения чувствительного мониторинга окружающей среды, оказания помощи в сельском хозяйстве и участия в ликвидации последствий стихийных бедствий.

Передвижение роботов на ногах изучалось десятилетиями, и роботы на ногах постепенно становятся все более энергоэффективными и универсальными. Адаптация способа передвижения к изменяющейся местности позволяет роботам перемещаться по территории с меняющимися свойствами, однако некоторые типы естественной местности остаются непокоренными.

«Грязные и скользкие поверхности — одни из самых сложных для прохождения роботами и животными, включая людей», — говорит Маарья Круусмаа, профессор биоробототехники и руководитель группы. «Это означает, что большинство роботов не могут получить доступ к широкому спектру крайне важных наземных сред, включая водно-болотные угодья, болота, прибрежные топи, устья рек и поля, которые в изобилии встречаются в природе».

Саймон Годон, докторант Центра биоробототехники TalTech, объединил свои наблюдения на родительской скотоводческой ферме в Берри, Франция, со своими знаниями в области машиностроения и биоробототехники, предложив высокотехнологичные копыта для роботов, которые дают существенные преимущества, особенно при ходьбе по грязи.

Физические эксперименты с настоящими лосиными ногами в лабораторных условиях показали, что это действительно так. При входе в грязь и выходе из нее раздвоенные копыта лося расширяются и сжимаются, тем самым увеличивая и уменьшая площадь контакта. Однако самое большое преимущество заключается не в увеличенной площади поверхности, а в том, как раздвоенные копыта разрушают силу всасывания, когда их вытаскивают из грязи.

«Мы обнаружили, что копыто лося ведет себя подобно присоске: можно засунуть ноготь под его поверхность и разрушить силу присасывания», — объясняет Годон.

«Грязь действует подобно мокрой плитке в ванной, создавая всасывание под ногами животного, что затрудняет вытаскивание ноги. Движущиеся копыта снимают это напряжение».

Однако копыта не только делают движение более быстрым и энергоэффективным, но и помогают избежать фатальных ситуаций, когда животное погружается слишком глубоко, застревает и погибает.

Исследователи разработали силиконовые ступни для робота с ногами, которые должны были воспроизводить то же поведение. Испытания на грязных поверхностях показали, что простая модификация ступней робота уменьшает погружение робота и силу всасывания вдвое, в то время как потребление энергии роботом было снижено до 70%.

Примечательно, что исследователи пока не обнаружили никаких недостатков у модифицированных робо-лосиных ног.

«Мы предполагаем, что, напротив, раздвоенные копыта могут даже иметь преимущества на неровной местности, давая роботу или животному дополнительную устойчивость», — говорит профессор Круусмаа. «Поэтому мы рекомендуем роботам всегда держать обувь на себе».