Могут ли машины научиться ходить? У ног есть свои преимущества, особенно на неровной местности. Способ передвижения животных и человека более естественен и энергоэффективен, чем колёса и двигатель.
Чтобы помочь роботам встать на ноги, исследователи из Технологического университета Дармштадта изучают, как именно двигаются люди и животные.
Говорит Андре Сайфарт, руководитель проекта LOCOMORPH: «В этой лаборатории мы фиксируем кинематику движений, выясняем, как движутся суставы и сегменты тела. Мы также определяем приложенные силы, то есть измеряем, с какой силой вы действуете на поверхность для того, чтобы двигаться. Мы стремимся разработать роботов, которые будут двигаться сходным с людьми образом, а для этого нам нужно понимать основы движения человека. Полученные здесь данные позволят нам разработать новых роботов».
В этом исследовательском проекте Европейского Союза приняли участие эксперты в области неврологии, биологии и робототехники из пяти стран. Изучая людей и животных, биомеханики создали компьютерную базу данных, которой пользуются инженеры-робототехники.
«Мы используем систему захвата движения, она работает с отражателями, установленными на коже животного или человека, – поясняет зоолог Мартин Гросс. – Камеры излучают инфракрасный свет с частотой 250 Гц и записывают отражённый сигнал. Затем с помощью компьютерной программы создаётся трёхмерная модель».
Исследователи хотели бы лучше понять механизм перехода от прямохождения к бегу на четырёх конечностях. Это должно помочь разработке роботов, которые смогут двигаться как одним, так и другим способом в зависимости от ситуации.
«Механизмы движения людей и животных развивались миллионы лет, и их не так легко воспроизвести, что видно по нынешнему состоянию робототехники, – продолжает Мартин Гросс. – Но мы можем способствовать усовершенствованию роботов. Чем больше данных о людях и животных мы вкладываем в роботов, тем более животно-подобными мы можем их сделать».
Инженеры тестируют свои новые модели используя специально разработанный конструктор для изготовления роботов. Этот лёгкий гибкий скелет очень просто модифицируется. Каждая из упругих ног модели управляется микропроцессором, который может быть запрограммирован для разных типов ходьбы.
«Если мы хотим, чтобы роботы стали помощниками в наших домах и стали частью нашего мира, помогая нам, они должны быть способны перемещаться так же, как мы, – говорит Йорген Кристиан Ларсен, датский исследователь. – Сегодня у нас есть роботы на колёсах, и они действуют довольно неплохо, когда перед ними ровная поверхность, но они не могут двигаться по лестницам. Поэтому для того, чтобы они действительно могли помогать нам, они должны быть в состоянии двигаться в нашей среде».
Но результаты этих исследований послужат не только для разработки роботов. Искусственные конечности, которые двигаются, как настоящие, смогут помочь людям, потерявшим ноги, снова ходить.
«Работая над роботами, мы в первую очередь стремимся понять основные двигательные функции человека и животного, – добавляет Андре Сайфарт, – но в дальнейшем эта технология может быть использована для разработки более функциональных протезов, или, например, ортезов».
Возможно, это будет путешествие в тысячу миль, но первый шаг на этом пути уже сделан.