Навозний жук — робот навчився штовхати кулі швидше й спритніше, ніж справжній.

Жуки-навозники вражають тим, що можуть, по-перше, перекочувати кульки з екскрементів тварин великого розміру, вага яких перевищує вагу самих жуків. По-друге, ці комахи здатні до багатозадачності — йти і одночасно штовхати предмет, причому як по рівній землі, так і з перешкодами.

Цього разу інженери розкрили нейронні механізми руху жуків, які майстерно управляють своїми шістьма лапами для пересування та маніпулювання кульками. Робототехніки з Інституту науки і технологій Видьясиримедхи (Таїланд) та зоолог з Кільського університету імені Крістіана Альбрехта (Німеччина) спиралися на попередні спостереження. З них випливало, що навозні жуки використовують свої передні лапи, щоб відштовхуватися і йти задом наперед, в той час як середні та задні лапи обхоплюють кульку.

В результаті вчені спроектували шестиногого робота, отримавшого назву ALPHA. За основу була взята природна «конфігурація» палочника, а потім вона була модифікована. Замість машинного навчання, яке часто використовують у робототехніці, інженери застосували модульне нейроуправління локоманіпуляторами, встановленими на «кінцівках».

Під час експерименту робот перекочував два типи м’ячів: синій м'який гумовий фітнес-м'яч і білий жорсткий скловолоконний (куля для маркування високовольтних проводів ліній електропередач, щоб в них не врізалися літаки). Діаметр обох складав 60 сантиметрів (в 1,7 рази довше ноги робота, що майже еквівалентно пропорціям аналога з живої природи), вага — два і 4,6 кілограма відповідно (вага робота — 4,7).

Керований «навозник» котив м’ячі по рівній (підлога з ламінату) і нерівній (тверда земля з піском) поверхнях. Успішним вважалося проходження дистанції не менше трьох метрів. Щоб ноги не зісковзували, дослідники прикріпили до них м'які лапки, схожі на промені плавника у риб, це додало ALPHA швидкості.

Таким чином, вчені досягли найбільш схожої морфології в порівнянні з колегами, які раніше створювали роботів-комах. Крім того, у своєму експерименті інженери пішли далі, тестуючи робота на нерівній місцевості та ставлячи перед ним одразу кілька завдань. ALPHA продемонстрував високу ефективність за всіма критеріями, включаючи вантажопідйомність, масу корисного навантаження і швидкість транспортування об'єктів. Також вдалося наділити робота-жука функцією, недоступною в інших конструкціях, — здатністю маніпулювати і переміщати великі об'єкти, використовуючи невелику площу опори.

Динамічність і продуктивність, які продемонстрував робот, можуть знайти практичне застосування в різних сферах, зазначили автори дослідження. Наприклад, у будівництві цю розробку можна використовувати для транспортування порожніх пластикових сферичних куль. Вони замінюють значну частину бетонної маси в інноваційній технології Bubble Deck, що можна перекласти як «пухирчаста плита».

Ще одна область потенційного застосування розробки — доставка їжі та ліків, поміщених всередину порожнього кулі, постраждалим від катастроф під час пошуково-рятувальних операцій. Також роботів можна запускати для передачі інструментів транспортним інспекторам або для перекочування круглих тюків сіна на полях.

Наукова робота опублікована в журналі Advanced Science.