Чтобы робот мог эффективно передвигаться по различным типам местности, его конструкция не может быть универсальной. Попытка создать универсальное решение приведет лишь к тому, что робот будет в равной степени плохо чувствовать себя на всех типах рельефа. По мнению ученых, вместо универсальности нужна адаптивность. Именно это предлагает новый робот GOAT, который автоматически меняет свою форму в зависимости от окружающего ландшафта.
Название GOAT - аббревиатура от "Good Over All Terrain" ("Эффективный на любой местности"). Разработка ведется командой ученых из Швейцарского федерального технологического института Лозанны (EPFL) под руководством доцента Джози Хьюз.
Конструкция робота довольно проста. В своей базовой форме GOAT представляет собой плоское кольцообразное устройство, состоящее из двух гибких перекрещивающихся стержней из стекловолокна. По периметру рамы равномерно расположены четыре безободных колеса со спицами, каждое из которых оснащено собственным электродвигателем. В центре рамы на тросах подвешен управляющий модуль весом 2 кг. В нем находятся аккумулятор, микрокомпьютер, инерциальный измерительный блок (IMU) и две лебедки, соединенные с тросами. Изменяя натяжение тросов, робот может менять свою форму.
Когда IMU обнаруживает, что робот находится на ровной поверхности, GOAT принимает овальную форму, напоминающую шасси автомобиля, с колесами на "углах". Такая конфигурация позволяет быстро и эффективно перемещаться по гладкой поверхности или даже плавать. Если местность становится неровной, робот расширяется, возвращаясь к кольцеобразной форме для повышения устойчивости. А при обнаружении крутого спуска GOAT сворачивается в шар, чтобы катиться вниз без затрат энергии, что значительно увеличивает время работы от батареи.
Важно отметить, что роботу не требуется камера для анализа окружающей среды — все задачи по определению местности выполняет IMU. Это снижает вес, сложность конструкции, объем обработки данных и энергопотребление устройства.
В ходе полевых испытаний GOAT успешно преодолел маршрут длиной 4,5 км, включающий горную, водную и городскую местность. По словам разработчиков, робот продемонстрировал превосходство над традиционными и мультимодальными роботами в плане универсальности, энергоэффективности и надежности.
В будущем подобные роботы могут быть использованы для экологического мониторинга, поиска выживших в зонах катастроф или исследования других планет.
"Роботы, такие как GOAT, могут быстро адаптироваться к неизученной местности с минимальными системами восприятия и планирования, превращая сложные условия среды в вычислительные преимущества. Благодаря сочетанию активной переконфигурации и пассивной адаптации, следующее поколение гибких роботов может превзойти даже природную универсальность", — отмечает Джози Хьюз.
Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Science Robotics.
