Бічне згинання податливого хребта покращує моторику робота-миші, створеного за біотехнологією.
Гнучкий хребет має вирішальне значення для здатності руху більшості тварин і відіграє ключову роль у їх спритності. Незважаючи на те, що сучасні роботи з ногами вже досягли дуже динамічних і спритних рухів, покладаючись виключно на свої ноги, вони все ще демонструють тип жорстких рухів, що ставить під загрозу ефективність руху.
Таким чином, інтеграція гнучкого хребта є багатообіцяючим підходом до покращення їхньої маневреності, особливо для маленьких чотириногих роботів із недостатньою потужністю через обмеження розміру.
Чотириногі роботи, такі як Spot і Cheetah від Boston Dynamics, майже всією своєю спритністю завдячують вигадливій роботі ніг. Хоча візуально вони можуть рухатися так само, як і їхні побратими-ссавці, анатомічне натхнення здебільшого зупиняється на їхніх ногах. Однак, з біологічної точки зору, рух, гнучкість і складні моторні функції чотириногих тварин майже повністю залежать від їхнього хребта. Відтворити цю складну систему хребців у роботах набагато складніше, ніж ноги, але якби штучні хребти можна було інтегрувати в такі конструкції, інженери могли б відкрити абсолютно нові шляхи точної маневреності.
Інженери зробили ще кілька кроків на шляху до створення чотириногих роботів, орієнтованих на хребет, завдяки дуже дивному роботові, натхненному гризунами, розробленому дослідницькою групою. Як пише журнал Science Robotics, співробітники з Німеччини та Китаю представили NeRmo – біоміметичного чотириногого робота, який використовує нову моторно-сухожильну структуру для пересування в навколишньому середовищі.
Що стосується зовнішнього вигляду, NeRmo відображає скелетну систему миші. У жорсткій передній половині робота розміщені електронні системи, тоді як друга половина функціонує як справжній гнучкий хребет з чотирма поперековими та боковими суглобами. Штучні сухожилля, що пронизують хребет, а також ліктьові та колінні суглоби робота, дозволяють NeRmo здійснювати ще більш схожі на мишачі рухи, а також пришвидшують час повороту.
За словами співробітників Мюнхенського технічного університету, Нюрнберзького технічного університету та Китайського університету Сунь Ятсена, сухожильно-шківна система NeRmo виключає потребу в будь-яких м’язах, водночас забезпечуючи плавне згинання в латеральній і сагітальній площинах, тобто з боку в бік і вгору-вниз.
Щоб протестувати свій новий дизайн, команда провела NeRmo через серію з чотирьох експериментів, щоб продемонструвати статичне балансування, ходьбу по прямій, спритні повороти та навігацію в лабіринті. Кожне випробування включало два раунди – один із задіяною хребетною системою, а інший – без неї. В цілому, NeRmo виконував завдання краще, швидше і точніше, коли інтегрував хребет у свої рухи.
Однак навігація в лабіринтах була справжнім здобутком NeRmo. Із задіяним хребтом бот-миша проходив лабіринти в середньому на 30 відсотків швидше, ніж просто шкандибаючи без підтримки хребта.
Хоча дослідження все ще перебувають на ранніх стадіях, дослідники вважають, що подальше вдосконалення конструкції та інтеграція хребетних систем у майбутніх чотириногих роботів може значно покращити їхню функціональність. Якщо NeRmo був недостатнім доказом, уявіть собі, що Cheetah з Массачусетського технологічного інституту може скакати зі швидкістю 13 футів на секунду, використовуючи лише один суглоб, що імітує згинання хребта в сагітальній площині. NeRmo, тим часом, має вісім суглобів.