3 
Как сообщают исследователи из Университета Дьюка в своей научной статье, новая разработка получила название Argus. Эта удивительная 20-ногая машина не имеет определенного переда или зада, что полностью меняет представление о маневренности роботов, пишет LiveScience.com.
Смотрите также От разведки до огня: робособаки с гранатометами проходят испытания в США
Математика помогает создавать роботов будущего
В течение десятилетий робототехники вдохновлялись живой природой, строя машины, напоминающие людей, собак, насекомых и даже лошадей. Однако новое исследование показывает, что наиболее полезная форма для робота может быть совсем не похожей на привычных нам сухопутных существ, а напоминать скорее морского ежа.
Ученые из Лаборатории общей робототехники Университета Дьюка создали удивительную 20-ногую машину, которая не имеет переду или заду. Ее назвали в честь многоглазого монстра из древнегреческой мифологии.
Конструкция Argus состоит из центрального тела в форме правильного додекаэдра (трехмерной фигуры с 12 пятиугольными гранями), из которого радиально расходятся 20 телескопических ног. Каждая такая нога стоит 300 долларов, а на ее конце установлена камера глубины, описано в научном исследовании на страницах Science Robotics.
Благодаря этому робот имеет почти равномерное поле зрения и способен двигаться в любом направлении без необходимости разворачиваться, как это делают обычные машины. Он может стабилизировать себя после толчков, преодолевать сложный рельеф, переносить полезную нагрузку весом до 10 фунтов (4,5 килограмма) и даже подниматься по стенам.
Наблюдать за движением Argus – это совсем не то же, что наблюдать за любым другим роботом, с которым мы работали. Когда мы впервые увидели, как он передвигается среди деревьев и пересеченной местностью, даже во время сильных столкновений, когда его кто-то толкал, мы поняли, что это что-то совсем другое,
– прокомментировал Цзясюнь Лю, аспирант Лаборатории общей робототехники Дьюка и соавтор исследования.
Что такое динамическая изотропия и почему она важна для робототехники?
Чтобы прийти к такому дизайну, исследователи провели более 1500 симуляций различных форм роботов. Вместо копирования животных они сосредоточились на математическом концепте под названием динамическая изотропия (или динамическая симметрия). Это показатель того, насколько равномерно робот может ускорять свое тело (центр масс) в любом направлении.
Это похоже на способность мгновенно сделать рывок вперед, назад, в сторону или вверх с одинаковой силой и скоростью, не тратя времени на разворот тела. Этот показатель оценивается по шкале от 0 до 1. Оценка 1 означает, что робот реагирует и движется абсолютно одинаково во всех направлениях.
Как шевелится Argus: смотрите видео
Большинство современных роботов, включая передовых четвероногих роботов, гуманоидов и обычные дроны, имеет показатель динамической изотропии ниже 0,6. Это означает, что в одних направлениях они двигаются значительно лучше, чем в других.
Благодаря своим 20 ногам Argus набрал впечатляющие 0,91 балла, что вплотную приближает его к теоретическому максимуму. Это полностью меняет характер управления машиной, ведь понятие "вперед-назад" или "влево-вправо" для нее теряет смысл.
Когда робот может одинаково хорошо ускоряться в любом направлении, ему больше не нужно поворачиваться к миру какой-то определенной стороной. Вперед и назад становятся одинаковыми. Слева и справа становятся одинаковыми. Вся проблема управления роботом меняет свой характер,
– говорит Боюань Чэнь, директор Лаборатории общей робототехники Дьюка и соавтор исследования.
Как проходили испытания Argus в реальных условиях?
Чтобы проверить, действительно ли конструкция Argus является оптимальной, команда протестировала робота на территории кампуса Университета Дьюка. Машина успешно передвигалась по бетону, траве, густой листве, мягком песке, влажных поверхностях и коре деревьев.
Робот преодолевал препятствия высотой до 5 дюймов (12,7 сантиметра) и продолжал движение даже после того, как три его ноги были сломаны. Кроме того, во время перекатывания Argus смог толкать куб высотой 3 фута (1 метр), одновременно перекатывая его и отслеживая движение.
Все эти навыки робот сначала освоил в симуляции, а уже потом их перенесли в реальные условия.
Это показывает, что проектирование для динамической симметрии – это не просто теоретический интерес. Это позволяет создать робота, которого можно развернуть в дикой природе, на неровной местности и в загроможденной среде, даже в условиях низкой гравитации. Это меняет представление о том, что возможно,
– добавляет Бокси Ся, постдокторант Лаборатории общей робототехники Дьюка и соавтор исследования.
Смотрите также Япония нашла необычный способ борьбы с медведями – роботизированные волки стали хитом
Какие перспективы открывает новый подход к проектированию машин?
Хотя Argus является лишь доказательством концепции, а не окончательным вариантом идеального робота, его разработка демонстрирует совершенно новый подход к проектированию. Вместо того, чтобы копировать биологические формы людей или животных, инженеры могут использовать фундаментальные математические принципы для создания машин с нуля.
Этот подход открывает путь к созданию чрезвычайно выносливых и маневренных роботов. Они смогут эффективно работать в самых сложных условиях на Земле – от завалов во время спасательных операций до густых лесов, а также при исследовании других планет и космических тел с низкой гравитацией.