Европейское космическое агентство помогает группе швейцарских инженеров тестировать нового космического робота. Четвероногая машина под названием SpaceBok умеет прыгать и предназначена для исследования объектов с низкой гравитацией, вроде Луны или крупных астероидов. Во время движения робот использует концепцию «динамической ходьбы», подсмотренную учеными у земных животных.
Традиционные колесные марсоходы, такие как «Спирит», «Оппортьюнити» или «Кьюриосити», неплохо справляются с изучением Красной планеты, но все же имеют ряд серьезных ограничений. В некоторые места колесная техника просто не может забраться. Другое дело - машина, которая могла бы переступать через мелкие преграды и перепрыгивать через крупные. По мнению инженеров из технических институтов Цюриха, такой робот мог бы стать самым продвинутым космическим исследователем в истории.
Идея о создании SpaceBok пришла к разработчикам после наблюдений за астронавтами на Луне. Когда американцы впервые высадились на спутник, они обнаружили, что ходить в условиях низкой гравитации довольно сложно. Прыгать намного удобнее и эффективнее:
Для подражания ученые выбрали наиболее прыгучих четвероногих - антилоп и оленей. «В отличие от статической ходьбы, когда как минимум три ноги находятся на земле в каждый момент времени, динамическая ходьба допускает прыжки с полным отрывом всех конечностей от поверхности», - говорит руководитель проекта доктор Хендрик Кольвенбах.
В недавнем прошлом было невозможно создавать роботов такого типа. Но технологический прогресс открывает новые перспективы. «Животные используют динамическую ходьбу из-за ее эффективности. Но до недавнего времени вычислительная мощность и алгоритмы, требуемые для контроля таких движений, делали ее практически невыполнимой задачей для робототехники», - говорит доктор Кольвенбах.
В условиях лунной гравитации SpaceBok может прыгать на два метра в высоту
Когда астронавты впервые приземлились на Луну, то начали прыгать инстинктивно. Это был естественный ответ организма на сниженную силу тяжести. Ведь человек, как и любое другое высокоорганизованное животное, неплохо адаптируется к новым условиям. Но для того, чтобы дать такую способность роботу, требуются невероятно сложные технологии.
«Астронавты, которые двигались в низкой лунной гравитации, начали прыгать инстинктивно. SpaceBok при такой же силе тяжести может подпрыгнуть на двухметровую высоту. Но тут возникают новые проблемы. Как только робот отрывается от поверхности, ему нужно начинать стабилизировать себя, чтобы безопасно приземлиться на лапы. То есть, ему нужно вести себя, подобно миниатюрному космическому кораблю», - поясняет член команды разработчиков Александр Дитше. Чтобы решить эту проблему, инженеры установили на робота такой же маховик, какой используется для стабилизации спутников на орбите.
Хотя животные способны прыгать с естественной непринужденностью, у SpaceBok есть важное преимущество перед любым живым организмом. Он расходует энергию намного экономнее. В ногах робота находятся пружины, которые механически накапливают энергию во время приземления и высвобождают ее в момент прыжка. Таким образом, сервоприводы лишь слегка подталкивают машину вверх. Остальное делает физика.
В данный момент SpaceBok проходит испытания в лаборатории Европейского космического агентства в Нидерландах. Создатели уверены, что на Луне машина сможет прыгать на 2 метра. Пока же в условиях симуляции роботу позволяют прыгать лишь на 1,3 метра. На астероидах высота прыжков будет еще больше, а потому потребуются более точные приборы для стабилизации. После завершения лабораторных испытаний разработчики намерены выпустить SpaceBok в поле, чтобы проверить его способность скакать по пересеченной местности.
