Как роботы двигаются

Для того чтобы иметь возможность выполнять поставленные задачи, роботам необходимо двигаться.

Для перемещения у робота должно быть какое-то подобие мышц, приводящих в движение его руки и ноги. Ученые и инженеры трудятся над этим на протяжении десятилетий, непрерывно совершенствуя технологии.

Колеса или гусеницы

Один из самых простых способов заставить робота двигаться — использовать колеса или гусеницы. Снабженные подобными механизмами машины способны двигаться с достаточно большой скоростью в любом направлении. Однако есть и недостатки такого движения: в большинстве случаев оно возможно только по прямым твердым поверхностям (земля, асфальт, пол).

Роботы BEAM. Отличаются крайне простым дизайном и полным отсутствием гибкости, но быстро выполняют поставленные задачи

Ноги

Для роботов, используемых в более сложных условиях, созданы механизмы, которые позволяют им шагать. Машины, способные поднимать и переставлять конечности, могут выполнять задачи, недоступные колесным аналогам. Например, двигаться по лестнице вверх и вниз. Для этого нужны более сложные и, следовательно, дорогие узлы. Механика шагающих роботов требует непростой настройки, так как они могут потерять равновесие.

Прототип робота Robug IV. Восьминогий робот собран из легкого алюминия, но большое количество электроники, необходимой для движения, делает его достаточно тяжелым. В рабочем состоянии тело робота находится ниже колен. В этом его конструкция повторяет строение пауков

Все лучшее — от природы

В последние десятилетия инженеры все чаще берут за основу механизмы движения биологических видов. Роботы-рыбы, -пауки и -змеи создаются по образу своих биологических сородичей, благодаря чему могут с той же проворностью перемещаться в воде и на суше. Отработанные на таких «игрушках» механизмы в дальнейшем применяются с прикладными целями: в медицине, военном деле, для создания машин, используемых в спасательных операциях, и т. д.

Тарантул. Движение пауков не раз вдохновляло инженеров при конструировании различных моделей роботов. Когда членистоногое поднимает одну конечность, оставшихся на земле достаточно, чтобы удержать равновесие

Искусственные мышцы

Большинство роботов имеет гидравлическую систему, которая управляется двигателями, расположенными на узлах механизма. Эта довольно эффективная система не лишена недостатков: износ компонентов, высокая теплоотдача, необходимость профилактики. Разработка искусственных мышц позволит сделать механизмы более прочными и компактными, повысит эффективность роботов. Так, устройства, собранные с использованием первых прототипов искусственных мышц, могли поднимать больший вес и передвигаться с большей скоростью, чем их гидравлические аналоги.

Роботизированная рука. Чаще всего в подобных устройствах используется пневматическая система. Мышца состоит из искусственных волокон, которые снабжены баллоном с воздухом. Когда баллон надувается, волокно расширяется и, соответственно, становится короче. Это и создает эффект сокращения мышц. Одновременная работа десятков моторчиков приводит кисть в движение, для каждого из них рассчитан свой алгоритм действий. Современная роботизированная конечность может выполнять более сотни манипуляций

Траектория движения

Для понимания того, куда двигаться, на современных роботах устанавливается сложная система различных датчиков, камер сенсоров. Считываемая с них информация обрабатывается в режиме реального времени, полученный результат сравнивается с рассчитанной ранее лучшей траекторией. Благодаря постоянной коррекции поступающих данных роботы огибают препятствия и совершают обдуманные действия даже в быстро меняющейся обстановке.

Cybot. Робот имеет множество датчиков, которые помогают ему ориентироваться в пространстве, и три колеса, за счет чего он может совершать маневры даже на ограниченном участке. Это облегчает контроль, механизм тратит больше ресурсов на разработку маршрута, а не на само передвижение

Spiderbot. Робот оснащен шестью ногами, но, по заверениям разработчиков, их количество можно многократно увеличить. Некоторые из конечностей могут быть заменены на рабочие инструменты. Будущая заявленная цель — выполнение задач на поверхности других планет