В настоящее время различные робототехнические исследовательские организации все чаще и чаще создают роботов, идеи конструкций которых были позаимствованы из окружающего нас животного мира, так называемые биовдохновленных роботов. Четвероногий робот AlphaDog, ползающий робот RHex, прыгающий робот Sand Flea и скоростные робот-гепард и робот-таракан VELOCIRoACH — все они были разработаны с целью увеличения эффективности использования роботов в операциях по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и военных операций. Теперь, среди ряда биовдохновленных роботов в скором времени могут появиться роботы, живым прототипом которых является осьминог, подводные роботы-осьминоги.
Несколько команд исследователей уже работают над созданием роботов-осьминогов, предназначенных для проведения поисково-спасательных операций. Наибольших успехов в этом направлении добились исследователи из Гарвардского университета и итальянские исследователи, работающие в рамках проекта OCTOPUS. Им удалось разработать конструкцию гибких щупалец и заставить робота с такими щупальцами передвигаться по поверхности.
Но до настоящего момента времени никому не удавалось качественно воспроизвести еще один элемент строения щупалец осьминога — его присоски. Живые осьминоги, в зависимости от их возраста и габаритов, имеют от десятков до сотен присосок на их щупальцах. Эти присоски, за счет их количества могут обеспечить достаточное количество силы, способной удержать достаточно крупную добычу или тело самого осьминога, висящего на скале.
Исследователи-робототехники уже достаточно долго, минимум в течение последнего десятилетия, пытались создать искусственный аналог присосок осьминогов. Первые опытные образцы использовали вакуумные насосы, связанные с чашками-присосками. Однако, такой подход имеет практически неразрешимую проблему, когда одна или несколько присосок не прижаты плотно к поверхности через них поступает воздух или вода во всю систему, что снижает ее эффективность или приводит к полному отсутствию эффекта присасывания.
Каждая присоска осьминога активизируется индивидуально, когда она входит в соприкосновение с захватываемым объектом. Это достигается за счет наличия собственных мускулов и собственных нервных окончаний в каждой из присосок. Наличие собственных высокочувствительных нервных окончаний в каждой присоске выполняет дополнительную функцию, которая позволяет осьминогу почувствовать и захватить объект, находящийся вне поля его зрения, т.е. который он фактически не видит.
Группа, состоящая из исследователей Научно-исследовательской лаборатории армии США, Био-химической лаборатории Эджвуд и университета Мэрилэнда создали автоматизированные присоски для щупалец осьминогов-роботов, которые могут активироваться индивидуально. Эти присоски, изготовленные с помощью трехмерного принтера, могут использоваться не только на роботах-осьминогах, но и на роботах других конструкций, давая им дополнительный инструмент и расширенные возможности.
Вместо того, чтобы снабдить каждую искусственную присоску собственным датчиком и элементом управления, исследователи разработали уникальную конструкцию самозахватывающей присоски, приводимой в действие специальным эластичным клапаном. Вся система присосок приводится в действие одним центральным вакуумным насосом. Но эластичный клапан перекрывает канал подачи вакуума в том случае, если присоска не вошла в контакт с поверхностью. В обратном случае клапан открывается, в полости присоски создается вакуум и она прикрепляется к поверхности захватываемого объекта. Такое решение позволяет избежать утечек вакуума через присоски, не вошедшие в контакт с поверхностью, что, в свою очередь, позволяет усилить силу присасывания активных присосок.
Исследователи продемонстрировали, что искусственные присоски действуют отлично даже на воздухе, четыре маленькие чашки присосок, размером с кончик пальца, могут удержать вес литровой бутылки с водой. А под водой, где удерживающей силе вакуума будет помогать сила внешнего давления воды, такие присоски будут действовать еще эффективней. Но как только исследователи соберутся отправить роботов-осьминогов под воду, им придется несколько изменить конструкцию вакуумной системы и использовать несколько иные материалы для изготовления присосок. А в настоящее время исследователи занимаются экспериментами с формой искусственных «осьминожьих» присосок, они пытаются найти новую форму внутренних полостей, использование которой может обеспечить максимальную силу присасывания.
Источник:
