В переполненной, лаборатории без окон ученые и студенты уговаривают насекомых, чтобы разделить некоторые решающие подсказки передвижения, которые могли помочь будущим автоматизированным транспортным средствам пересечь предательский ландшафт.Изобразите последствие землетрясения или загроможденную, неизведанную поверхность другой планеты.
Человеческие команды могли бы смущаться входить в такие усыпанные опасностью регионы. Но то, что земная форма жизни – кроме той в шутку сказала, чтобы быть в состоянии пережить даже взрыв атомной бомбы – более вероятно, сохранится на опасном иностранном пейзаже?Для миссий как они исследователи Джонса Хопкинса хотят построить роботы, которые ведут себя больше как тараканы. Ранние результаты команды – предмет двух связанных научно-исследовательских работ, изданных в выпуске 2 февраля журнала Bioinspiration & Biomimetics.
Шон В. Гарт, постдокторант, который проверяет плотву в деле, был ведущим автором этих двух бумаг. Ведущим автором был Чен Ли, доцент машиностроения, который направляет Terradynamics Lab. Это сосредотачивается на науке движения в интерфейсе биологии, робототехники и физики.
В лаборатории тараканы несутся вдоль следов, загруженных двумя типами препятствий: большие «удары» и одинаково большие «промежутки». Они подражают отверстиям и барьерам, с которыми плотва, возможно, столкнулась в их труднодоступной естественной среде обитания. Ошибки искажают головы, туловища и ноги, пока они не находят способ закончить себя или через препятствия, чтобы остаться на курсе.Высокоскоростные камеры захватывают движения тела и ноги, используемые этой плотвой, центральноамериканской разновидностью с телами приблизительно 2 дюйма длиной.
Эти видео могут позже быть замедлены, чтобы помочь исследователям изучить точную тактику путешествия, которую маленькие роботы могли использовать, чтобы преодолеть тот же самый тип препятствий. Плотве, уроженцу региона дождевого леса, высоко загроможденного растительностью, нужны эти навыки.«Где они живут, у Вас есть все виды материала вокруг Вас, как плотная растительность или упавшие листья или ветви или корни», сказал Ли. «Везде, куда они идут, они сталкиваются с этими препятствиями. «Мы пытаемся понять принципы того, как они проходят такой сложный ландшафт, и мы надеемся тогда передать те принципы современным роботам».
Некоторые из этих вдохновленных плотвой улучшений уже осуществились. Команда лития построила многоногий робот, чтобы копировать бегущие образцы насекомого.
После тщательного рассмотрения их видео ошибки, чтобы обнаружить основные принципы физики, исследователи добавили «хвост», чтобы помочь роботам копировать положения тела, которые помогли реальной плотве закончить большие удары и промежутки на следе лаборатории. Это простое изменение увеличило самый большой размер промежутка, который робот мог пересечь на 50 процентов и самый большой размер удара, который это могло пересечь на 75 процентов.
«Мы только начинаем понимать, как эти существа двигаются через загроможденный 3D ландшафт, где у Вас есть препятствия, которые больше, чем или сопоставимы с животным или размером робота», сказал Ли.Следующий шаг должен будет определить, будут ли их результаты также относиться к движению через более беспорядочно рассеянный ландшафт, такой как щебень от уничтоженного здания.Но не ожидайте, что команда оставит свое использование тараканов в распутывании тайн движения животных. Литий работал с ними с 2012, когда он стал постдокторантом УКА Беркли, изучающим передвижение животных.
«Я знал, что буду работать с этими животными, и я немного боялся сначала, потому что они просто бегут настолько быстро, и они были настолько жуткими», Ли вспоминает. «Но как только я начал работать в лаборатории, я узнал, что на самом деле очень легко работать с ними, и они – на самом деле очень хороший, фантастический образцовый организм. Не только, потому что они так прочны и движение настолько быстро, но также и потому что с ними очень легко обращаться и мотивировать, чтобы бежать и очень легкий заботиться. Так, они в настоящее время – одна из главных разновидностей в нашей лаборатории, служа образцовой системой».
Соавторы на статье в журнале о пересечении больших промежутков были аспирантами Шангксеном Яном и Ратаном Отайотом и студентом Чжии Жэнем, всеми от Отдела Машиностроения.Исследование финансировалось Карьерной Премией Фонда Wellcome Берроуза в Научном Интерфейсе, Исследовательское управление армии США Молодая Премия Следователя и Школа Мела Университета Джонса Хопкинса Разработки.