Догонит ли робот гепарда?

Робот-гепард Cheetah, созданный американской компанией Boston Dynamics, разгоняется до 30 километров в час. Он резвее любого другого бегущего робота. Но до настоящего гепарда ему всё равно далеко.

Что отделяет достижения робота от успехов его природного прототипа?

Некоторое время назад авторы робогепарда представили Legged Squad Support System (LS3) — робота-мула, предназначенного для переноски боеприпасов и прочих тяжестей по пересечённой местности, где на это не способна автотехника. Теперь конструкторы замахнулись на более амбициозную задачу: их занимает робот-разведчик, способный бежать (или подкрадываться) по любой местности. И гепард в этом смысле — идеальный образец для подражания: он не только стремителен, но и поворачивает резче любой борзой и большинства зайцев.

Так робот-кошка должен выглядеть после доводки, с декоративным хвостом и колпаком-обтекателем для головы. (Здесь и ниже иллюстрации Boston Dynamics.)

Cheetah сверхбыстр для робота; бег с перестановкой конечностей очень сложен в вычислительном отношении, немыслимо сложнее перемещения на колёсах и гусеницах. Boston Dynamics надеется довести разработку «всего лишь» до 80 км/ч, в то время как гепарды, живущие на воле, бегают со скоростями до 120 км/ч, или, точнее, 33 м/с (километра гепард в таком темпе не осилит — из-за ограниченного охлаждения).

Чтобы достигнуть нынешних высот, был проанализирован бег гепарда в сравнении с другим четвероногими. Выяснилось, что эта кошка активно прогибает спину: это позволяет её лапам при каждом ходе «вылетать» вперёд дальше любой антилопы. При этом пауза между касаниями земли максимальна; стало быть, длина прыжков растёт, а время «полёта» увеличивается. Так же организован бег героя этой заметки:

Другой момент: ноги гепарда тонки и легки. У робота с этим некоторые проблемы: конечности, которые весили бы столько, сколько у гепарда, пока не могут быть достаточно прочными, чтобы противостоять острым камням и неровностям, поэтому испытания ведутся в «привязном» режиме на беговой дорожке. Решить проблему, по мнению авторов, должен подбор пластиков, хотя от углепластика, возможно, придётся отказаться: нестоек к песчинкам. На скоростях более 10 м/с песок оставляет на нём выщербины (так и до разрушения недалеко).

Пока успехи скромны, но лишь в сравнении с живым гепардом, ведь всех шагающих роботов Cheetah обгоняет на счёт «раз».

И ещё одна проблема — система контроля. Наклон тела, скорость, высота тела и конечностей — всё это должно быть учтено бортовым компьютером робогепарда, иначе правильная постановка ног будет невозможна. Видимо, пытаясь понять, как настоящий гепард обходится без микропроцессоров, недавно компания обратилась к детализации алгоритмов постановки ног Cheetah при беге, и выяснилось, что взрослые гепарды в неволе бегают плохо, не быстрее 50 км/ч, вне зависимости от напряжения или физической формы.

Разработчики полагают, что на воле родители имеют более широкие возможности для обучения детёнышей, и отслеживание такого тренинга с помощью высокоскоростной камеры может существенно улучшить «технику бега» искусственного гепарда уже в ближайшее время.

Словом, надежда превзойти природу у робототехников всё же есть.

Подготовлено по материалам Scientific American.