Nowa generacja robotów zaczyna sobie radzić z wyjątkowo wymagającym środowiskiem – naturą. Inżynierowie uczą maszyny biegać, pływać, choćby skakać między gałęziami.
Cybernetyczna wiewiórka, robopies z kołami czy humanoid, który polubił przemierzanie lasu to przykłady konstrukcji, które mają pomagać w akcjach ratunkowych, monitorowaniu przyrody, mapowaniu terenu czy transporcie ekwipunku. Niektóre roboty tego typu może będą choćby wozić ludzi w przyszłości?
Galop na metalowym koniu
Niedawno sieć obiegł klip pokazujący, wygenerowaną komputerowo, ale wyjątkową wizję. Pokazuje ona jeźdźca, który przemierza bezdroża na czymś, co przypomina konia. Jednak unoszące śmiałka „zwierzę” nie jest zbudowane z kości, mięśni i innych tkanek. Jego konstrukcja jest metalowa, napędza je silnik wodorowy, a pochodzi ze stajni Kawasaki Heavy Industries.
Robot i jego użytkownik doskonale radzą sobie z galopem po lesie, przeskakiwaniem powalonych pni, pokonywaniem stromych stoków czy lodu. Maksymalna prędkość jazdy czy raczej biegu to 80 km/h. W sterowaniu kluczową rolę odgrywa — a jakże by inaczej — sztuczna inteligencja. Przykro mi, jeżeli następnych kilka zdań kogoś rozczaruje — sam chciałbym stać się właścicielem takiego wynalazku. Jednak w realnym świecie na razie Kawasaki zaprezentowało tylko prosty ruchomy model prezentujący futurystyczną ideę. jeżeli więc taki albo podobny mechaniczny zwierz powstanie, to raczej nieprędko. Z drugiej strony życie lubi zaskakiwać, a i czas gwałtownie płynie.
Cybernetyczne psy wszędzie sobie poradzą
Jednak na ekstremalnie wymagające łono przyrody wkraczają już realne roboty. Na przykład Lynx stworzony przez DEEP Robotics, choć przy dużo mniejszych rozmiarach i bez jeźdźca na grzbiecie, to doskonale radzi sobie z przeróżnymi terenowymi przeszkodami. Jednym z kluczy do sukcesu jest nietypowa konstrukcja jego nóg. Wyglądem przypomina psa, ma cztery nogi, a na każdej z nich umieszczone jest koło. Dzięki temu, po równym terenie maszyna sprawnie jeździ, a po leśnym runie, kamieniach, piasku czy stokach chodzi, biega i skacze, często utrzymując równowagę tylko na „tylnych łapach”. Ba, potrafi też łączyć jazdę z biegiem — np. na niezbyt równej drodze czy stromym stoku. Fikołki i salta w powietrzu to też dla niego bagatelne wyzwania. Tego zwykle nie potrafią choćby żywe psy. Głazy wyższe od niego pokonuje przy tym prawie tak, jakby ich w ogóle nie było.
Naturalnie tą pomysłową mechaniką zawiaduje sztuczna inteligencja. Wśród potencjalnych zastosowań wynalazku firma wymienia akcje ratunkowe, tworzenie map terenu, różnego rodzaju inspekcje czy transport niedużego ekwipunku. Warto zaznaczyć, iż to niejedyny robot o takiej konstrukcji. Bardzo podobnie zbudowany jest B2-W firmy Unitree Robotics, a konstrukcję, choć bez kół i w tej chwili z myślą głównie o różnych trudnych do eksploracji miejsc przemysłowych, rozwinęła także słynna Boston Dynamics.
Mechaniczny golden retriever
Zespół z South China University of Technology stworzył z kolei czworonożnego robota, który jak pies potrafi także pływać. Taka maszyna według konstruktorów miałaby być stosowana na przykład w badaniach środowiskowych, misjach wojskowych czy akcjach ratunkowych. Chińscy naukowcy w swoim robocie odtworzyli podpatrzoną u żywych psów technikę pływania i zoptymalizowali ją pod kątem stabilności i prędkości.
– To innowacja, która stanowi duży krok naprzód w projektowaniu robotów inspirowanych naturą – mówi Yunquan Li, współautor wynalazku. – Zdolność naszego robota-psa do sprawnego poruszania zarówno w wodzie, jak i na lądzie wynika z inspirowanego biologią planowania i naśladowania naturalnego sposobu poruszania prawdziwych psów podczas pływania. Struktura nóg z podwójnym przegubem oraz trzy różne style pływackie rozwiązują wcześniejsze ograniczenia, takie jak niska prędkość pływania i nienaturalne planowanie chodu. Dzięki temu robotyczny pies jest teraz znacznie bardziej efektywny w wodzie od innych, podobnych robotów – dodaje naukowiec.
Czytaj też: Roboty jak owady
Wystarczą dwie nogi
Tymczasem P1 zbudowany przez LimX Dynamics, z nachyleniami, wystającymi korzeniami drzew, różnego rodzaju roślinnością i innymi przeszkodami radzi sobie na dwóch nogach. Na filmie pokazującym prowadzone w terenie eksperymenty z jego udziałem widać nie tylko, jak pokonuje trudny teren. Robot potrafi też opierać się otoczeniu, na przykład okładaniu go przez inżynierów sporym kijem. Choć patrzenie na tę scenę może być przykre, twórcy kroczącej maszyny twierdzą, iż to proces treningu. Naukowcy wykorzystali w nim technikę uczenia przez wzmacnianie, w której robot, podobnie jak człowiek i zwierzęta, zdobywa doświadczenie poprzez konfrontację z konsekwencjami swoich działań – jak źle postawi nogę, to będzie to dla niego lekcja.
Cyber-wiewiórka będzie badać puszczę?
Jednak naturalny teren to nie tylko ziemia czy zbiorniki wodne. To m.in. także drzewa, a jednym z ich najsprytniejszych mieszkańców jest wiewiórka. Zauważyli to inżynierowie z University of California, Berkeley i zaprezentowali niedawno robota, który zdolny jest do podobnych akrobacji, jak rudy zwierzak. Naukowcy odtworzyli zdolność wiewiórek do przeskakiwania między drzewami. W przeprowadzonych dotąd eksperymentach laboratoryjnych robot dzięki skoku pokonywał pustą przestrzeń i sprawnie lądował, chwytając drążek naśladujący gałąź.
Naukowcy twierdzą, iż to krok w stronę robotów, które będą umiały skakać po kratownicach i belkach budynków w trakcie budowy, albo robotów zdolnych do monitorowania środowiska w gęsto zarośniętych lasach, w tym w koronach drzew.
– Roboty, które mamy obecnie, są już OK, ale jak przenieść je na wyższy poziom? Jak sprawić, by potrafiły poruszać się w trudnym środowisku podczas katastrofy, gdzie znajdują się rury, belki i przewody? Wiewiórki nie mają z tym problemu. Roboty sobie jednak z tym nie radzą – mówi Robert Full, jeden z głównych autorów wynalazku. – Wiewiórki należą do najlepszych sportowców w naturze. Sposób, w jaki potrafią manewrować i uciekać, jest niewiarygodny. Chodzi o to, by zrozumieć strategie sterowania, które dają zwierzętom tak wiele możliwości pozwalających na niezwykłe wyczyny, a potem, aby wykorzystać te informacje do budowy bardziej zwinnych robotów – dodaje specjalista.
Robot-wiewiórka porusza się jak dziecko grające w popularną grę!
Naukowcy, wyzwanie którego się podjęli, porównują do gry w klasy. W niej również chodzi o idealne lądowanie po skoku, w wybranym punkcie.
– jeżeli czujesz, iż możesz przewrócić się do przodu, to być może zaczniesz kręcić ramionami i się wyprostujesz, żeby nie upaść. jeżeli natomiast czujesz, iż przechylasz się do tyłu i być może zaraz usiądziesz, bo nie uda ci się utrzymać równowagi, to pewnie zaczniesz kręcić ramionami do tyłu i jednocześnie przykucniesz. Dokładnie takie samo zachowanie zaprogramowaliśmy w robocie. jeżeli ma się wychylić w dół – powinien się skulić. jeżeli ma się wychylić do góry – powinien się wyprostować – tłumaczy jeden z naukowców, Justin Yim.
Ważną częścią robota jest więc pomagający w utrzymaniu równowagi trójramienny element działający podobnie do koła zamachowego. Maszyna ląduje natomiast, z pomocą pojedynczej nogi zakończonej systemem przypominającym szpony. Nieco zmieniona wersja robota może choćby pomóc w eksploracji kosmosu. Badacze rozpoczęli już finansowany przez NASA projekt, którego celem jest zaprojektowanie małego, jednonożnego robota zdolnego do badań Enceladusa – księżyca Saturna. Grawitacja wynosząca zaledwie jedną osiemdziesiątą grawitacji ziemskiej ma sprawić, iż jeden skok mógłby przenieść robota na odległość równą długości boiska do futbolu amerykańskiego.
Sztuczny człowiek na łonie natury
Nie należy zapominać, iż w trudnych, terenowych warunkach całkiem nieźle radzą sobie także ludzie. Tym tropem poszli specjaliści ze wspomnianej już firmy DEEP Robotics, konstruując swojego humanoida DR01. Ze względu na niemały wzrost i tylko dwie nogi jest mniej stabilny, niż nieduży Lynx, ale nierówny, porośnięty roślinnością czy pokryty kamieniami teren pokonuje całkiem szybko, bez wywrotek i nie przewraca się, choćby jeżeli się go popchnie. Według specyfikacji porusza się z prędkością prawie 6 km/h, potrafi pokonywać stopnie o wysokości 18 cm i stoki o nachyleniu 25 st. Potrafi przy tym samodzielnie się uczyć w odpowiedzi na zmieniające się środowisko. Kto wie, może z czasem nauczy się nosić ciężkie plecaki, rozpalać ogień, czy zbierać grzyby?
Roboty wokół nas
Może więc roboty, po tym, jak przejęły pracę w fabrykach i coraz śmielej wchodzą do gospodarstw domowych, wkroczą również między drzewa, do jezior czy na górskie szlaki? jeżeli ktoś za jakiś czas zobaczy w lesie skaczącą po gałęziach mechaniczną wiewiórkę, albo psa z kołami, niech się zbytnio nie zdziwi.
Autor zdjęcia: Lokman Sevim
