Странная машина с двадцатью конечностями.
Она может кардинально изменить правила игры в том, каким должен быть робот.
Годы подряд мы наблюдали, как робототехники копируют природу. Мы видели гуманоидов, ходящих как люди, машины на четырех ногах, бегающих как собаки, а также ползающих роботов, вдохновленных насекомыми, или механических лошадей.
Однако новые исследования показывают, что идеальная форма тела — это вовсе не копия нас самих.
Она гораздо ближе к морскому ежу 🦔
Исследователи из Университета Дюка создали робота под названием Argus (в честь всевидящего гиганта из мифологии, поскольку он, что неудивительно, видит во все стороны). Этот дизайн радикален как в своей простоте, так и в сложности. У него нет ни передней, ни задней части, и по сути нет верха, поскольку центральное тело представляет собой лишь узел.
Вместо этого двадцать выдвижных ног расходятся из центра во все стороны.
Каждая нога стоит 300 долларов. На конце каждой установлена камера глубины.
Это позволяет Argus двигаться в любом направлении. Он может стабилизировать себя после толчка, справляться с неровной поверхностью, перевозить полезную нагрузку весом 4,5 кг и, да, даже взбираться по стенам.
Погоня за симметрией
Как найти такой дизайн?
Не нужно спрашивать: «Какое животное самое сильное?»
Команда провела более 1500 симуляций различных форм. Они искали математическую характеристику, называемую динамической изотропией. Звучит скучно, но это не так. Оценочный балл варьируется от 0 до 1.
Значение 1 означает, что робот может ускорять свою массу идентичным образом во всех направлениях.
«Когда робот может ускоряться одинаково хорошо во всех направлениях… Вперед и назад становятся одним и тем же».
Так Боянь Чен из лаборатории общей робототехники Университета Дюка объясняет смену парадигмы. Когда направление не имеет значения для управления, проблема навигации меняется целиком.
Большинство роботов набирают менее 0,6.
Даже продвинутые четвероногие роботы-собаки или гуманоиды являются направленными. Они лучше справляются с движением вперед, чем вбок или назад.
Argus набрал 0,91.
Почти теоретический максимум.
Этого удалось достичь, расположив корпус вокруг правильного додекаэдра. Это геометрическая фигура с 12 гранями в форме пятиугольников. Она создает практически равномерное поле зрения. Роботу не нужно ориентироваться. Он просто идет.
«Вся проблема управления роботом меняет свой характер».
Хаос реального мира
Работает ли математика за пределами компьютера?
Чтобы доказать это, команда протащила Argus по территории кампуса Университета Дюка.
Бетон. Трава. Густые кусты. Песок. Мокрые участки. Кора деревьев.
Робот переползал через препятствия высотой до 5 дюймов (13 см). Он катился, толкая куб размером с небольшую холодильник.
И вот тут начинается самое интересное.
Кто-то сломал три его ноги.
Он продолжил двигаться.
Станет ли Argus будущим потребительской робототехники?
Вряд ли уже сейчас. Это доказательство концепции. Настоящая ценность здесь заключается не в самой машине, а в методе, использованном для ее создания. Она доказывает, что для достижения ловкости нам не нужно имитиологию.
Мы можем строить на основе геометрии.
Так что, возможно, стоит перестать искать вдохновение в лошадях.
Посмотрите на морского ежа. 🦔
Посмотрите на сферу.
Посмотрите, что происходит, когда вы убираете понятие «вперед».
