У экстрэмальных або складаных умовах, цяжкіх для людзей, традыцыйныя колавыя або гусенічныя робаты часта сутыкаюцца са значнымі праблемамі з-за іх дрэннай прыстасаванасці да мясцовасці і нестабільнасці. Робаты Hexapod з іх унікальнай біяміметычнай структурнай канструкцыяй і скаардынаваным рухам шасці механічных ног дэманструюць выключную мабільнасць і патэнцыял выканання місій на перасечанай мясцовасці, у абмежаваных прасторах і нават у бязважкіх умовах, становячыся вядучай тэхналогіяй у аперацыях у асаблівых умовах.
Біянічныя перавагі структуры Hexapod: стабільны і гнуткі баланс
Дызайн шасціногіх робатаў чэрпае натхненне ў членістаногіх, якія сустракаюцца ў прыродзе, такіх як прусакі і павукі. Гэтыя істоты выкарыстоўваюць-кантакт з некалькімі нагамі і дынамічнае рэгуляванне цэнтра цяжару, каб падтрымліваць эфектыўны рух у рыхлай глебе, расколінах скал і нават у вертыкальных сценах. Шасціногія робаты ўспадкоўваюць гэтую асноўную характарыстыку: калі адна або дзве нагі заблакіраваны перашкодай, астатнія чатыры ногі могуць рэгуляваць сваю хаду ў рэжыме рэальнага часу з дапамогай алгарытмаў, утвараючы ўстойлівую трохкутную апорную структуру (падобную да «трыножнай хады» насякомых), каб прадухіліць перакульванне робата. Эксперыментальныя дадзеныя паказваюць, што на гравійных схілах з ухілам 30 градусаў або ў трубах дыяметрам усяго 15 см хуткасць праходжання шасціногага робата на 40% вышэй, чым у чатырохногага робата, і на 70% вышэй, чым у колавага робата.
Што яшчэ больш важна, празмернасць структуры шасціногіх надае робату выключную адаптыўнасць да навакольнага асяроддзя. Напрыклад, у выпадку пошуку і выратавання абломкаў, калі нага пашкоджана ў выніку сутыкнення, сістэма можа аўтаматычна пераразмяркоўваць нагрузку, перадаючы 30 % вагі, якую першапачаткова несла гэтая нага, на пяць астатніх ног, і працягваць рухацца наперад з дапамогай дынамічнага планавання хады (напрыклад, чаргаванне скачка на адной-назе і поўзанне на некалькіх-нагах). У цяперашні час большасці робатаў цяжка дасягнуць гэтай магчымасці "ўстойлівасці да пашкоджанняў".
Практычная праверка ў асаблівых умовах: ад палярных рэгіёнаў да глыбокага космасу
Значэнне шасціногіх робатаў было даказана ў розных экстрэмальных сітуацыях. Падчас арктычных навуковых экспедыцый канадская даследчая група распрацавала робата "Polar Hexapod", абсталяванага інфрачырвоным цеплавізарам і модулем для свідравання лёду, які паспяхова прайшоў праз мерзлую тундру і расколіны лёду пры тэмпературы -40 градусаў, збіраючы ўзоры мікробных супольнасцей падлёдных азёр. Выкарыстанне беспілотнікаў прывяло б да рэзкага зніжэння тэрміну службы батарэі з-за нізкіх тэмператур, у той час як спадзяванне на чалавека-аператара прывяло б да рызыкі абмаражэння.
У галіне вулканічных даследаванняў шасціногі робат "Вулкан" з Такійскага ўніверсітэта, Японія, абсталяваны -абалонкай з высокатэмпературнага сплаву (здольнай вытрымліваць тэмпературу паверхні 300 градусаў) і сістэмай газавых датчыкаў, пранік глыбока ў краі дзеючых вулканаў для збору даных аб канцэнтрацыі дыяксіду серы. Яго шэсць ножак маюць гідраўлічна амартызаваныя суставы, якія забяспечваюць раўнавагу пры ўздзеянні вывяржэння вулканічнага попелу і смецця. Колавая тэхніка вельмі адчувальная да захопу ў такіх асяроддзях з-за смецця, якое затрымліваецца ў колах.
Яшчэ больш перспектыўнымі з'яўляюцца касмічныя прымянення. Прататып «Месяцовы шасціногі», які зараз выпрабоўваецца NASA, мае аптымізаваны алгарытм хады для нізкай гравітацыі (1/6 зямной гравітацыі). Кожная нага абсталявана высоўным якарам. Падчас кроку робат спачатку замацоўвае цела якарам, перш чым падняць суседнюю нагу, каб рухацца, прадухіляючы слізгаценне, выкліканае мяккай месяцовай глебай. Мадэляванне, праведзенае ў 2023 годзе, паказала, што робат падымаўся па схіле ў 25 градусаў па шкляных шарыках, зробленых з імітацыі месяцовага грунту, у тры разы больш эфектыўна, чым месяцовы марсаход Apollo, спажываючы пры гэтым толькі адну-пятую энергіі апошняга.
Тэхнічныя вузкія месцы і будучыя прарывы
Нягледзячы на шматспадзеўныя перспектывы, шасціногія робаты па-ранейшаму сутыкаюцца з трыма асноўнымі праблемамі: па-першае, ціск-прыняцця рашэнняў-у рэальным часе ў складаных умовах. Традыцыйныя алгарытмы кіравання могуць адчуваць затрымкі пры адначасовым сутыкненні з мяккім рэльефам, перашкодамі над галавой і дынамічнымі перашкодамі (напрыклад, ветрам і вадой). Па-другое, абмежаванні ў энергазабеспячэнні. Перамяшчэнне пад высокай-нагрузкай, асабліва ў глыбокім космасе або пад зямлёй без знешняй зарадкі, прад'яўляе надзвычай высокія патрабаванні да ёмістасці батарэі. Па-трэцяе, канфлікт паміж коштам і мініяцюрызацыі. Сучасныя высокакласныя-шасціногія робаты звычайна каштуюць больш за мільён долараў, што абмяжоўвае шырокамаштабнае-разгортванне.
Навуковыя колы прапанавалі некалькі інавацыйных рашэнняў для вырашэння гэтых праблем. Напрыклад, «адаптыўны механізм хады» ў спалучэнні з глыбокім навучаннем з падмацаваннем дазваляе робатам самастойна вывучаць аптымальныя стратэгіі руху, мадэлюючы мільёны ўзаемадзеянняў на розных мясцовасцях. Выкарыстанне гнуткіх біяміметычных матэрыялаў (напрыклад, біянічных сухажылляў з вугляроднага валакна) памяншае вагу ногі, адначасова паляпшаючы ўдаратрываласць. А модульная энергетычная канструкцыя (напрыклад, убудаваныя мікра-ядзерныя батарэі або сонечная плёнка) павялічвае тэрмін службы батарэі.
Можна прадбачыць, што з развіццём матэрыялазнаўства, штучнага інтэлекту і тэорыі кіравання шасціногія робаты паступова ператворацца ад «спецыяльных інструментаў» да «універсальных платформ» для працы ў спецыялізаваных умовах. Няхай гэта будзе даследаванне жыцця ў глыбакаводных-марскіх гідратэрмах, ачыстка радыяцыйных зон пасля аварый на атамных электрастанцыях або транспарціроўка прыпасаў падчас будаўніцтва базы на Марсе, гэты «шасціногі даследчык» стане ключавым партнёрам у дапамозе людзям пашырыць свае кагнітыўныя межы.
