Если робот предназначен для выполнения различных заданий в дикой местности или для исследования других планет, то лучше бы ему уметь беспрепятственно передвигаться, не застревая, по песчаной поверхности и по склонам песчаных дюн. Но, к сожалению, это дело не настолько просто, как кажется на первый взгляд, и наглядным примером тому стал робот-змея, разработанный исследователями из университета Карнеги-Мелоун (Carnegie Mellon University). Этот робот в 2011 году был задействован в работах археологической экспедиции, проводившейся в районе Красного моря, но эта затея потерпела неудачу из-за неспособности робота преодолевать крутые песчаные склоны, в изобилии встречающиеся в подземных пещерах.
Но, такая ситуация вряд ли сможет повториться в будущем поскольку разработчики робота-змеи обратились за "советом" к ползучему созданию, являющемуся самым лучшим в животном мире "ползуном по песку" - рогатой гремучей змее, которая даже умеет достаточно ловко перемещаться в направлении, перпендикулярном направлению ее тела. Ученые сняли на камеру движения гремучей змеи и провели анализ образов этих движений. Обнаружив некоторые закономерности, они воплотили это в виде программы, которая была загружена в имеющегося робота-змею, и который обрел после этого способность легко и быстро подниматься на крутые песчаные подъемы.
Для изучения особенностей необычного движения гремучих змей по песчаной поверхности исследователи из Технологического института Джорджии и университете Орегона создали в зоопарке Атланты специальный песчаный полигон, представляющий собой наклонную песчаную поверхность, окруженную в целях безопасности прозрачным пластиковым барьером. Внутрь этого полигона было запущено несколько экземпляров гремучих змей, все движения которых фиксировались при помощи высокоскоростной видеокамеры, что позволило исследователям изучить все тонкости движений тела змеи.
Оказалось, что перемещение в перпендикулярном направлении осуществляется змеей за счет формирования двух независимых волнообразных движений тела. Одна волна движения направлена от головы к хвосту змеи, а вторая - перпендикулярно к первой волне. Используя различные частоты и амплитуды двух волнообразных движений, змея управляет тем, какие из участков ее тела и в какой последовательности контактируют с песчаной поверхностью. Комбинируя количество участков контакта тела с поверхностью и направление их перемещения, змея теоретически может совершать даже самые причудливые перемещения, хотя и не использует все эти возможности в полной мере.
Изученные исследователями образы движения змеи были запрограммированы в виде движения робота-змеи, который, благодаря этому, тут же обрел способность подниматься и спускаться по крутым песчаным склонам. Но эта возможность не является пределом стремлений исследователей, в скором времени они собираются немного поэкспериментировать и разработать некоторые другие варианты других весьма необычных движений робота.
"Этот тип роботов, роботов-змей, всегда описывается как биологически вдохновленный тип. Но зачастую вдохновение не простирается дальше поверхностных наблюдений за возможностями биологической системы-прототипа" - рассказывает Хоуи Чозет (Howie Choset), профессор робототехники из университета Карнеги-Мелоун, - "В своих новых исследованиях нам удалось совместить биологию и робототехнику намного глубже, чем это делалось раньше. И это сразу же дало нашему роботу массу новых возможностей, количество которых мы планируем существенно расширить в ближайшем будущем".
Первоисточник