Роботы + природа: что такое биомиметика и как она помогает создавать робособак, робокенгуру и даже робоулиток |
||
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2022-10-07 17:23 Робот Spot от Boston Dynamics, бионические кенгуру, роботизированные муравьи — биомиметика позволяет спроектировать практически любое животное. Но зачем робототехники используют принципы биомиметики, какими разработками занимаются в ИТМО и что нужно, чтобы заставить робота вести себя как животное? Рассказываем в нашем материале. Бесплатные и проверенные временем технологии Биомиметика — это метод создания материалов и устройств, при котором ученые находят удачные идеи в природе и заимствуют их для своих разработок. Преимущество такого подхода в том, что решения, которыми пользуется животный и растительный мир, как правило, никем не запатентованы, поэтому они бесплатны для исследователей. К тому же за многолетнюю историю эволюции в природе закрепились определенные структуры и механизмы, которые помогают существам выживать в разных условиях. Поэтому ученые могут ориентироваться на самые эффективные решения природы, видоизменять их под задачи проектирования и создавать разных роботов, похожих на представителей окружающего мира.
Чего не хватает биомиметике Тем не менее у биомиметического подхода есть несколько ограничений. Во-первых, ученым пока не удалось создать технологии и разработать материалы, нужные для повторения механизма определенных животных. Например, микроскопические щетинки на лапках геккона вызывают адгезию, за счет которых он может прилипать к любым вертикальным гладким поверхностям и ползать по ним. Но у исследователей пока не получилось воссоздать материал с микрощетинками, как у ящерицы, чтобы использовать его в промышленных масштабах.
Второе ограничение биомиметики — масштабируемость природных механизмов. Как правило, идеи, которые используются в наномире, не всегда возможно перенести в макромир. Поэтому ученым приходится искать другие варианты для решения прикладных задач. Например, робота-геккона может заменить робот-улитка, которая также способна ползать по вертикальным поверхностям. Наконец, чтобы роботы действительно вели себя, как животные, нужно наладить синергию между эффективной системой управления и ее компонентами и самой конструкцией. По мнению Павла Коваленко, это возможно сделать, если программное обеспечение и приводная механическая часть создается вместе одной командой специалистов, которая видит, каким должен быть конечный результат работы.
Робозоопарк в университете Несмотря на эти трудности, студенты и выпускники факультета систем управления и робототехники ИТМО активно работают в области биомиметики. Чтобы создать животноподобных роботов, они уже прошли несколько этапов исследования. Сначала робототехники проанализировали поведение живых организмов, структуру и функции тела. Затем определили, какие части тела нужно воссоздать при разработке, а какие можно пропустить, и подобрали упругие и гибкие материалы, напоминающие настоящих животных. Следующий этап — проведение расчетов, выбор электронных компонентов и приводов для движения робота и написание программного обеспечения. В результате они уже создали несколько моделей роботов-животных. Например, выпускник Георгий Ларионенко разработал герметичного робота-рыбу с двигающимся хвостом. Механизм работает с помощью двух магнитов. Серводвигатель приводит в действие первый магнит внутри водонепроницаемого корпуса, а тот, в свою очередь, влияет на второй магнит, прикрепленный к хвостовому плавнику. Виляя хвостом в разные стороны, рыба передвигается в воде. Эксперименты показали, что она хорошо плавает как в пресной воде в ванной, так и в соленой морской воде. Робота можно использовать для исследований параметров воды и дна океана, в том числе в арктическом регионе.
А команда из трех выпускников — Оксаны Шураевой, Анастасии Юсуповой и Антона Коваленко ? создала робота-улитку, который может ползать по любым наклонным поверхностям. В его корпусе спрятаны две спирали с нанизанным на них набором пластин. Они играют роль лапок, попеременно втягиваясь и вытягиваясь из тела улитки при движении. Чтобы задать роботу нужное направление, сервомотор, расположенный на месте раковины, поднимает переднюю часть робота (голову улитки) под нужным углом, а оставшаяся часть механизма (тело) движется вслед за ней. Одним из способов применения улитки может стать чистка окон: во время движения животное будет оставлять после себя моющее средство. Выпускница Елизавета Шелухина придумала сделать устройство, защищенное от внешнего воздействия. На эту роль подходили сразу несколько животных — черепаха с панцирем, еж с иголками и броненосец, который с помощью роговых пластин создает вокруг себя непробиваемый панцирь и закрывается в нем. Последняя задумка оказалась наиболее подходящей, и так появился концепт робота-броненосца. Если он чувствует, что на него что-то падает или кто-то пинает его, он сворачивается в клубок и тем самым защищает свои внутренние электронные компоненты. Когда внешнее воздействие прекращается, он разворачивается обратно. Такой робот может пригодиться при поисково-спасательных операциях, когда есть большой шанс обрушения конструкции здания. Сейчас на факультете систем управления и робототехники студенты продолжают разрабатывать робоживотных. Например, студент второго курса магистерской программы «Робототехника и искусственный интеллект» Магед Мохамед Альяане изучает принципы биомиметики, чтобы создать свой прототип герметичной рыбы. Она также будет способна противостоять давлению на глубине и собирать пробы дна и воды для анализа. Источник: news.itmo.ru Комментарии: |
|