Исследователи Итальянского института технологий (IIT) создали мягкое роботизированное щупальце, вдохновлённое осьминогом. В отличие от традиционных подводных роботов с жёсткой конструкцией и централизованным управлением, новая разработка использует децентрализованную архитектуру: каждый искусственный «присосок» может самостоятельно реагировать на контакт, а вся система в целом принимает решения о хвате без постоянных команд от центрального процессора.
Это позволяет роботу уверенно работать в непредсказуемой среде океанского дна — при меняющихся течениях, плохой видимости и неровном рельефе.
Как устроено «умное» щупальце
Настоящий осьминог имеет относительно небольшой центральный мозг, но около 60% его нейронов распределены по щупальцам. Каждое щупальце способно самостоятельно обрабатывать информацию и выполнять рефлекторные действия. Учёные IIT воспроизвели этот принцип в силиконовом манипуляторе длиной 41 см и диаметром 4 см у основания, оснащённом 10 искусственными присосками, сужающимися к концу.
Внутри каждой присоски размещены миниатюрные оптические датчики — три пары светодиодов и фототранзисторов. При касании объекта силикон деформируется, меняя картину отражённого света. Система мгновенно определяет факт контакта, силу нажатия и угол. Чувствительность достигает примерно 400 милливольт на ньютон, погрешность по силе — всего 0,1 Н, а по направлению — в среднем около 8° (максимум менее 18°).
Управление двухуровневое. Локальный уровень работает полностью автономно: как только присоска фиксирует контакт, она сразу активирует всасывание — без ожидания команды сверху. Глобальный уровень собирает данные со всех присосок за примерно четыре секунды, анализирует положение объекта и принимает решение о стратегии захвата — в какую сторону сгибать щупальце или нужно ли его поворачивать.
Результаты подводных испытаний
Все эксперименты проводились полностью под водой. Щупальце успешно обнаруживало стеклянные бутылки и чашки во время движения, оценивало вес захваченного предмета (оценило 72,5 г при реальном весе 85 г), манипулировало объектами, расположенными под разными углами (в том числе искусственной морской звездой). Максимальная полезная нагрузка составила около 500 г. Датчики сохраняли точность даже после 300 циклов использования.
Благодаря тому, что каждая присоска передаёт только направление контакта, а не весь сырой поток данных, система требует минимальной пропускной способности канала связи и легко масштабируется — можно добавлять больше присосок или целых щупалец без потери скорости реакции.
Конструкция модульная: количество и расположение присосок можно менять под конкретные задачи. Среди ближайших применений — инспекция подводной инфраструктуры (трубопроводы, кабели, платформы) и сбор биологических образцов в труднодоступных местах, где жёсткие роботы не справляются.
Почему это важно
Традиционные подводные роботы полагаются на заранее запрограммированные движения и централизованную обработку данных. В изменчивой среде океана это часто приводит к ошибкам. Новый подход делает робота более адаптивным и отказоустойчивым: он реагирует на контакт в реальном времени и естественно, без постоянного вмешательства оператора или мощного внешнего компьютера.
Исследование опубликовано в журнале Nature Machine Intelligence.
В будущем учёные планируют испытать щупальце с более сложными формами и весами объектов, а также интегрировать нейроморфные вычисления, чтобы приблизить систему ещё ближе к настоящей нервной системе осьминога.
