Світ наближається до літаючих роботів-гуманоїдів. Чому це важливо?

Кілька років тому стало відомо про двоногого робота Jet-HR1, який розробляється в Технологічному університеті Гуандун. Робот із невеликими вентиляторами, встановленими на ногах, міг долати дуже великі проміжки, використовуючи тягу, яку створюють вентилятори, для переміщення свого центра ваги. 

Jet-HR1 важив 6,5 кг і мав висоту 65 см. На кінці кожної ноги перебував реактивний двигун з вентилятором, який важить лише 232 г, але може створювати тягу 2 кг, що становить майже третину ваги робота. В одному з експериментів боту доручили перешагнути через прірву завширшки 37 см. Для цього потрібно було, щоб довжина кроку становила 80% від довжини ноги. 

Робот розкрутив вентилятор, виставивши ногу назовні. Вентилятор підтримував ногу і не дозволяв роботу перекидатися вперед. Щойно реактивна нога Jet-HR1 опинилася на дальньому боці прірви, він повторив цю процедуру із задньою ногою, щоб завершити дію. Увесь процес зайняв менше хвилини. 

Дослідники тоді припустили, що цей загальний метод можна адаптувати до багатьох складніших ситуацій, допомагаючи роботам контролювати рівновагу під час зіткнення з великими перешкодами, через які їм потрібно перешагнути, або навіть просто утримуючи їх від падіння на пересіченій місцевості. Оскільки реактивні двигуни дозволяють боту динамічно регулювати свій центр ваги без необхідності конкретних контактів із землею, можна уявити всілякі божевільні речі, які він зможе виконувати. 

Це вже вражає, але розгляньмо наступний логічний крок і подивимося, що станеться, коли ці вентилятори розкрутять так високо, як тільки можуть. Звісно, це лише перший невеликий пробний стрибок у повітрі, але наприкінці відео видно, що стабілізація дуже добре працює. Хоча це не повністю керований процес, прогрес уже відчутний. 

Робот-гуманоїд Jet-HR2 був розроблений у 2019 році з метою продемонструвати потенціал реактивних силових установок для покращення рухових характеристик робота-гуманоїда. Коли ми використовуємо робота-гуманоїда в певних надзвичайних ситуаціях, ми не хочемо, щоб він піднімався сходами крок за кроком, щоб дістатися до місця виконання завдання. 

Робот може використовувати реактивну тягу, щоб швидше дістатися до пункту призначення, летячи або стрибаючи на великі відстані для виконання завдання. 

У Jet-HR2 є 10 ступенів свободи для пересування по землі, а також чотири канальні вентилятори (два статично встановлені на поясі робота, ще два — всередині ступень), які можуть приводитися в дію рухами щиколотки. Кожен вентилятор може створювати тягу 5 кг, що разом становить 20 кг. Цього цілком достатньо для підйому 17-кілограмового робота. 

Відношення тяги до ваги тут невелике, і в цьому полягає проблема керування — без великої кількості зайвої потужності потрібно бути дуже обережним у розподілі тяги. Однак продемонстрована система здатна ефективно придушувати перекидання і обертання, що призводить до стабільного (хоча й не повністю керованого) літаючого робота-гуманоїда. 

Існує не так уже й багато вагомих причин для створення гуманоїдного робота. То чим же тоді справді корисний літаючий робот-гуманоїд? Учені пояснили свою позицію у статті. 

«Нещодавно було винайдено різні гуманоїдні роботи для реагування на стихійні лиха з унікальними теоріями керування та іншими механізмами для подолання нерівностей місцевості. Традиційні роботи-гуманоїди долали ці перешкоди, крокуючи та видираючись, але цим стратегіям бракує ефективності, особливо в небезпечних середовищах, таких як нездоланні перешкоди та геологічні розломи. 

Очікується, що для виконання невідкладних завдань у складних реальних сценаріях роботи-гуманоїди матимуть динамічні повітряні навички — стрибки у висоту або довжину, польоти на короткі відстані та зависання, у кілька разів більші за довжину тіла», — розповіли дослідники. 

Вони заявили, що продуктивність гуманоїдних роботів усе ще не дотягує до людського рівня, особливо зі збільшенням маси. З іншого боку, навіть на людському рівні роботи можуть видаватися безпорадними на пухкій, схильній до обвалів або скелястій місцевості.

Це здається обмеженням використання сучасних приводів для створення сили. У своєму дослідженні вони розробили нового робота-гуманоїда, який може літати за допомогою рушійної установки з витяжним вентилятором, щоб дослідити його потенційну цінність для пошуку та порятунку в складних умовах. 

Багато хто, можливо, передбачав це: роботи для надання допомоги при катастрофах і пошуково-рятувальних операціях, як правило, є універсальним виправданням дивних концепцій їхньої мобільності без очевидного застосування. З іншого боку, це насправді одна з причин, чому створення гуманоїда може бути гарною ідеєю.

Наявність роботів, які можуть іти туди, куди йдуть люди, може бути корисною. Практичні гуманоїдні роботи дуже складні, але якщо вони зможуть літати, стануть неймовірно корисними.