Багатоногі роботи перейняли механізм управління ходою у живих організмів

Інженери розробили дворівневу схему управління походкою для багатоногих роботів, що нагадує аналогічний механізм у живих організмів. Вона складається з центрального контролера, що відповідає за походку в цілому, і окремих контролерів, що генерують траєкторії руху для кожної ноги. За рахунок такої схеми ходою робота з кількома ногами і безліччю моторів можна керувати, змінюючи значення всього п'яти параметрів, повідомляється в журналі.

У живих організмах за багато рутинних періодичних дій, таких, як ходьба або дихання, відповідають центральні генератори впорядкованої активності. Вони дозволяють виконувати ці рухи неусвідомлено, хоча і можуть приймати від головного мозку регулюючі сигнали. Раніше деякі групи інженерів вже реалізовували системи управління роботами, що використовують аналогічну схему, але зазвичай вони досить складні, управлялися безліччю параметрів або мали малу гнучкість через використання інтегральних схем із заздалегідь заданою логікою.

Інженери під керівництвом Людовіко Мінаті (Ludovico Minati) з Токійського технологічного інституту створили нову дворівневу систему управління рухом шестиногого робота, що використовує аналогову інтегральну схему. На відміну від звичайних схем із заздалегідь визначеною при виробництві конфігурацією, з'єднання між комірками такої схеми можна змінювати під час її функціонування і, таким чином, підлаштовувати під поточні завдання.

Запропонована інженерами схема складається з двох компонентів - центрального генератора, що відповідає за ходьбу всього робота і координує роботу ніг, і локальних генераторів, що відповідає безпосередньо за рух кожної ноги. Центральний генератор складається з шести вузлів, кожен з яких пов'язаний з локальним генератором кожної ноги. Локальні генератори, у свою чергу, складаються з трьох вузлів, що відповідають за рух трьох сегментів ніг (інженери використовували робота з шістьма трьохсегментними ногами).

Отримана схема дозволяє керувати роботом не подаючи складні сигнали для декількох моторів кожної ноги, а регулюючи п'ять високорівневих параметрів, які інтерпретуються генераторами. Кожен з параметрів відповідає за тип походки, її активацію, синхронність рухів ніг, тип положення ніг і тіла (мурашиний або таргань) і поворот, відповідно.

Інженери перевірили схему на реальному гексаподі і змогли за рахунок зміни параметрів змусити робота йти різними походками, наприклад, трипедальною і тетрапедальною, а також хвилеподібною, при якій в кожен момент часу від поверхні відірвана тільки одна нога. Розробники відзначають, що подібну систему можна легко адаптувати для роботів з різною кількістю ніг, а не тільки шестиногих.

Торік інша група інженерів створила робота, який може синхронізувати рухи своїх ніг за рахунок спеціально підібраної механічної будови. Крім цього така будова дозволяє змінювати його походку залежно від поданої напруги без застосування керуючого контролера.