Savremena verzija basne o kornjači i zecu – da li roboti mogu nadtrčati životinje?

Foto: Heiko Kabutz/University of Colorado at Boulder

U skoro svim slučajevima, biološki organizmi, kao što su gepardi, bubašvabe i čak ljudi, izgleda su sposobni da preduhitre robotske verzije.

„Tokom više od 200 godina intenzivnog inženjerstva, uspeli smo da pošaljemo svemirske letelice na Mesec i Mars i još mnogo toga. Međutim, malo je uznemirujuće što i dalje nemamo robote koji su značajno bolji od bioloških sistema u pogledu kretanja u prirodnim sredinama“, kaže robotičar Kaušik Džajaram sa Univerziteta Kolorado u Bolderu.

Preporučujemo

On se nada da će istraživanje inspirisati inženjere da otkriju kako da prave prilagodljivije, okretnije robote. Istraživači su zaključili da neuspeh robota da nadtrče životinje ne zavisi od nedostataka u nekom posebnom elementu mehanizma, kao što su baterije ili aktuatori. Zapravo, nedostatak je možda u efikasnosti zajedničkog dejstva tih komponenti, piše EurekAlert.

Džajaramova laboratorija je dom brojnim malim puzajućim stvorenjima, uključujući nekoliko čupavih vučjih paukova veličine novčića. Oni su lovci, žive ispod kamenja i mogu da trče preko kompleksnog terena neverovatnom brzinom kako bi uhvatili plen.

„Životinje su otelotvorenje najboljeg dizajna – sistema koji funkcioniše zaista dobro kao celina“, kaže Džajaram, čija je vizija da inženjeri prave robote koji funkcionišu više kao ti izuzetni pauci.

Energija bubašvabe

Džajaram i kolege sa Hardvardskog univerziteta su ranije dizajnirali niz robota koji imitiraju ponašanje bubašvabe. Model HARM-Jr staje na novčić i trči brzo kao gepard. Međutim, iako može da juri napred i nazad, ne kreće se tako dobro sa strane na stranu ili po neravnom terenu. Bubašvabe se, naprotiv, bez problema kreću po porcelanu, prašini i šljunku. Takođe mogu da se penju na zidove i provlače kroz uske pukotine.

Da bi razumeli zašto takva svestranost ostaje problem za robote, autori nove studije su raščlanili mašine na podsisteme, koji uglavnom nisu zaostajali za svojim ekvivalentima kod životinja. Visokokvalitetne litijum-jonske baterije, na primer, mogu obezbediti čak 10 kilovata snage po kilogramu. Životinjsko tkivo, pak, proizvodi otprilike desetinu toga. Istovremeno, mišići nisu ni blizu momentu sile motora.

„Ipak, na sistemskom nivou, roboti nisu tako efikasni. Suočavamo se sa imanentnim kompromisima – ako pokušamo da unapredimo jednu stvar, npr. brzinu kretanja napred, gubimo na drugoj strani, npr. sposobnosti skretanja“, kaže Džajaram.

Paukova čula

Dakle, kako inženjeri mogu da naprave robote koji su, poput životinja, više od proste sume svojih delova?

Životinje nisu podeljene u podsisteme na isti način kao roboti. Kvadricepsi, na primer, pokreću noge kao što aktuatori pokreću udove HARM-Jr. Međutim, kvadicepsi takođe proizvode sopstvenu snagu razlažući masti i šećere i inkorporirajući neurone koji mogu da osete bol i pritisak.

Budućnost robotike mogla bi zavisiti od „funkcionalnih podjedinica“ koje rade istu stvar – umesto da izvori snage budu odvojeni od motora i elektronskih ploča, zašto ih ne integrisati sve u jednu komponentu? Godine 2015, kompjuterski naučnik Nikolaus Korel sa Univerziteta Kolorado u Bolderu predložio je takve „robotske materijale“ koji rade više kao kvadricepsi.

Iako su inženjeri daleko od tog cilja, Džajaram je na tom putu sa robotom CLARI, robotom sa više nogu koji se kreće pomalo kao pauk. Svaka od nogu funkcioniše kao samostalan robot sa sopstvenim motorom, senzorima i kontrolnim sklopom. Nova unapređena verzija, mCLARI, može da se kreće u svim smerovima u ograničenim prostorima, prvi put kod robota sa četiri noge.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)