Дивна машина з двадцятьма кінцівками.
Вона може кардинально змінити правила гри в тому, яким має бути робот.
Роки поспіль ми спостерігали, як робототехніки копіюють природу. Ми бачили гуманоїдів, що ходять як люди, машини на чотирьох ногах, що бігають як собаки, а також повзаючих роботів, натхнених комахами, або механічних коней.
Однак нові дослідження показують, що ідеальна форма тіла — це не копія нас самих.
Вона набагато ближче до морського їжака 🦔
Дослідники з Університету Дюка створили робота під назвою Argus (на честь всевидящого гіганта з міфології, оскільки він, що не дивно, бачить на всі боки). Цей дизайн радикальний як у своїй простоті, так і складно. У нього немає ні передньої, ні задньої частини, і по суті немає верху, оскільки центральне тіло є лише вузол.
Натомість двадцять висувних ніг розходяться з центру на всі боки.
Кожна нога коштує 300 доларів. На кінці кожної встановлено камеру глибини.
Це дозволяє Argus рухатися в будь-якому напрямку. Він може стабілізувати себе після поштовху, справлятися з нерівною поверхнею, перевозити корисне навантаження вагою 4,5 кг і, навіть, підбиратися по стінах.
Погоня за симетрією
Як знайти такий дизайн?
Не треба запитувати: «Яка тварина найсильніша?»
Команда провела понад 1500 симуляцій різних форм. Вони шукали математичну характеристику, звану “динамічної ізотропією”. Звучить нудно, але це негаразд. Оціночний бал варіюється від 0 до 1.
Значення 1 означає, що робот може прискорювати свою масу ідентичним чином у всіх напрямках.
«Коли робот може прискорюватися однаково добре у всіх напрямках… Вперед і назад стають тим самим».
Так Боянь Чен із лабораторії загальної робототехніки Університету Дюка пояснює зміну парадигми. Коли напрямок не має значення для керування, проблема навігації змінюється повністю.
Більшість роботів набирають менше ніж 0,6.
Навіть просунуті чотирилапі роботи-собаки або гуманоїди є спрямованими. Вони краще справляються з рухом уперед, ніж убік чи назад.
Argus набрав 0,91.
Майже теоретичний максимум.
Цього вдалося досягти, розташувавши корпус навколо правильного додекаедра. Це геометрична фігура із 12 гранями у формі п’ятикутників. Вона створює майже рівномірне поле зору. Роботу не потрібно орієнтуватись. Він просто йде.
«Уся проблема управління роботом змінює свій характер».
Хаос реального світу
Чи працює математика за межами комп’ютера?
Щоб довести це, команда протягла Argus територією кампуса Університету Дюка.
Бетон. Трава. Густі кущі. Пісок. Мокрі ділянки. Кора дерева.
Робот переповзав через перешкоди заввишки до 5 дюймів (13 см). Він котився, штовхаючи куб розміром із невелику холодильник.
І ось тут починається найцікавіше.
Хтось зламав три його ноги.
Він продовжив рухатись.
Чи стане Argus майбутнім споживчою робототехнікою?
Навряд чи зараз. Це є доказом концепції. Справжня цінність тут полягає не в самій машині, а методі, використаному для її створення. Вона доводить, що для досягнення спритності нам не потрібна імітологія.
Ми можемо будувати на основі геометрії.
Тож, можливо, варто перестати шукати натхнення у конях.
Подивіться на морського їжака. 🦔
Подивіться на сферу.
Подивіться, що відбувається, коли ви забираєте поняття «вперед».
