Гибкий пневматический робот умеет ходить и осязать без электронных микросхем и датчиков

Команда инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего представила прототип робота, который не требует никаких электронных компонентов. Перемещается он при помощи пневматических устройств, связанных с баллоном сжатого воздуха. Разработчики уверены, что такие дешевые, простые и надежные системы найдут широкое применение не только в индустрии игр и развлечений, но когда-нибудь будут использоваться при работе в экстремальных условиях, где обычная электроника не справляется.

Новому роботу посвящена статья Майкла Толли (Michael Tolley) и его коллег, опубликованная в журнале Science Robotics. Каждая из четырех конечностей машины состоит из трех заполняемых воздухом трубок-«мускулов». Каждая трубка управляется независимо, с помощью собственного клапана, который контролирует давление в них. Неравномерное заполнение трубок позволяет изгибать ногу в нужном направлении, то опуская ее на опору, то поднимая вверх. Любопытно, что трубки противоположных конечностей связаны друг с другом, что облегчает их синхронное сгибание и разгибание.

Авторы отмечают, что подобные пневматические системы демонстрировали и раньше, однако все они требовали электроники для управления движением. Им же удалось реализовать в виде пневматических устройств и все контролирующие схемы. Реагируя на команду оператора или сигналы датчиков, робот в нужном порядке наполняет трубки конечностей сжатым воздухом и вовремя «сдувает» их, двигаясь в нужную сторону.

«Такой подход позволяет создавать довольно сложные “робомозги”, — говорит Майкл Толли. — Однако мы сфокусировались на простейшей “нервной системе”, достаточной для контроля ходьбы». Устройство действительно напоминает работу нервной системы — точнее говоря, безусловных рефлексов. Она использует даже аналог генераторов упорядоченной активности — участков нервной системы, производящих ритмические сигналы, которые позволяют нам координировать моторную активность.

Правда, у робота эту функцию выполняют не живые клетки, а осциллирующая система трубок и клапанов, которые контролируют порядок подачи сжатого воздуха в ту или иную конечность машины. Без электроники реализованы и ее примитивные сенсоры. На иллюстрации можно видеть упругую сферу, заполненную жидкостью и размещенную на выдвижной мачте. Она служит датчиком прикосновения: столкнувшись с препятствием, сфера сдавливается, закрывая управляющий клапан и меняя направление движения.