Черепахи подсказали роботам, как бегать по песку

Инженеры из Georgia Tech School of Physics создали робота, который копирует природную способность черепах передвигаться по рыхлому песку.

Ученые начали исследовать движения черепах еще в 2010 году: для детенышей черепах даже сооружали специальную светодиодную "Луну", чтобы можно было детально заснять их передвижения по песчаному пляжу. Удивительно, но изучение 25 детенышей черепах показало, что они движутся одинаково быстро и по рыхлому песку, и по твердому грунту, то есть эффективность черепашьего бега одинакова на любой поверхности. Понятно, что такая способность очень пригодилась бы роботам, которым приходится действовать в разной среде.

Детальное изучение движений лап черепах показало, что им не приходится преодолевать сопротивление песка и тратить на это дополнительную энергию. Секрет черепах заключается в контроле за "запястьями" лап-ласт, который позволяет поддерживать высокую скорость на различных типах поверхности. На твердом грунте, черепашьи "запястья" фиксируются, и, фактически, черепахи поворачиваются вокруг неподвижной ласты. На мягком песке, черепахи ставят ласты в песок и изгибают запястья, шагая вперед. Получается, черепахи как бы отталкиваются от чего-то твердого, хотя на самом деле под ногами рыхлый податливый песок. Впрочем, чтобы лучше понять кинематику нужно посмотреть видео.

После тщательного анализа черепашьих движений, инженерам удалось разработать робота, который способен передвигаться так же, как и черепаха. Робот имеет длину 19 см, весит около килограмма и оснащен двумя лапами-ластами, похожими на черепашьи. Робот имеет гибкие запястья, которые позволяют вращать ласты в процессе движения. Для имитации песка использовались маковые зерна. В ходе экспериментов робот успешно имитировал движения черепахи: поднимал ласты, опускал их в песок, проталкивал тело вперед, поворачивал ласты и снова повторял цикл движений.

Таким образом, ученые смогли скопировать один из эффективнейших природных движителей. Это позволит создавать роботов, которые смогут быстро перемещаться под водой, выходить на пляж и двигаться по суше.

Интересно, что в ходе экспериментов с роботом выяснилось, что алгоритм управления ластами работает хуже, когда на песке уже есть следы от предыдущих проходов робота. С такой же проблемой сталкиваются и настоящие детеныши черепах: им тоже трудно идти по чьим-то следам.