Навозный жук-робот научился толкать шары быстрее и ловчее, чем его природный аналог.

Жуки-навозники поражают своим умением перекатывать шарики из экскрементов животных, вес которых превышает их собственный. Кроме того, эти насекомые способны выполнять несколько задач одновременно — двигаться и толкать предметы, как по ровной поверхности, так и с препятствиями.

На этот раз исследователи изучили нейронные механизмы, позволяющие жукам эффективно управлять своими шестью лапами для передвижения и манипуляции шариками. Робототехники из Института науки и технологий Видьясиримедхи (Таиланд) и зоолог из Кильского университета имени Кристиана Альбрехта (Германия) основывались на предыдущих наблюдениях. Они выяснили, что навозные жуки используют передние лапы для толкания и движутся задом наперед, в то время как средние и задние лапы обхватывают шарик.

В результате ученые разработали шестиногого робота под названием ALPHA. Основой послужила природная «конфигурация» палочника, которая была модифицирована. Вместо машинного обучения, часто применяемого в робототехнике, инженеры использовали модульное нейроуправление локоманипуляторами, установленными на «конечностях» робота.

В ходе эксперимента робот катил два типа мячей: синий мягкий резиновый фитнес-мяч и белый жесткий стекловолоконный шар (используемый для маркировки высоковольтных проводов, чтобы предотвратить столкновения с самолетами). Диаметр обоих мячей составил 60 сантиметров (в 1,7 раза длиннее ноги робота, что практически соответствует пропорциям аналогов в природе), а вес — два и 4,6 килограмма соответственно (вес робота — 4,7 килограмма).

Управляемый «навозник» прокатывал мячи как по ровной (ламинат), так и по неровной (твердая почва с песком) поверхности. Успешным считалось прохождение дистанции не менее трех метров. Чтобы ноги не скользили, исследователи прикрепили к ним мягкие накладки, напоминающие лучи плавника у рыб, что добавило ALPHA скорости.

Таким образом, ученые достигли высокой степени схожести морфологии по сравнению с предыдущими разработками роботов-насекомых. Кроме того, в этом эксперименте инженеры пошли дальше, испытывая робота на неровной местности и ставя перед ним несколько задач одновременно. ALPHA продемонстрировал высокую эффективность по всем параметрам, включая грузоподъемность, массу полезной нагрузки и скорость перемещения объектов. Также удалось наделить робота-жука функцией, недоступной в других конструкциях, — манипуляцией и перемещением крупных объектов с использованием небольшой площади опоры.

Динамичность и эффективность, которые продемонстрировал робот, могут быть полезны в различных сферах, отмечают авторы исследования. Например, в строительстве эту разработку можно использовать для транспортировки полых пластиковых сферических шаров. Они заменяют значительную часть бетонной массы в инновационной технологии Bubble Deck, что можно перевести как «пузырьковая плита».

Еще одной областью потенциального применения этой разработки является доставка еды и медикаментов, помещенных внутрь полого шара, пострадавшим от катастроф во время поисково-спасательных операций. Роботов также можно использовать для передачи инструментов транспортным инспекторам или для перекатывания круглых тюков сена на полях.

Научная работа опубликована в журнале Advanced Science.