Биомеханика собак помогла создать четвероногого робота с минимальным энергопотреблением

29.03.2025 17:15:00 | iXBT.com

Инженеры из Делфтского технического университета и Федеральной политехнической школы Лозанны разработали четвероногого робота, способного передвигаться подобно собаке, почти не тратя энергию на активное управление. Это решение может привести к созданию принципиально новых механизмов — выносливых, адаптивных и экономичных, как живые организмы.

Ключевая идея заложена в самой природе. Учёные обратили внимание, что мышцы и сухожилия животных работают как система «умных пружин», преобразуя энергию толчков и ударов в движение. Примером стал необычный эксперимент: мёртвая рыба, помещённая в поток воды, начинала изгибаться и перемещаться против течения за счёт формы и эластичности тела, без активных мышечных усилий. Точно так же новый робот PAWS обходится минимумом моторов — они включаются лишь для сложных задач, например, прыжка или подъёма по ступеням. Основную работу выполняет механика: специально рассчитанные пружины и тросы, имитирующие сухожилия, автоматически перераспределяют энергию шага.

PAWS. Источник: Nature Machine Intelligence (2025). DOI: 10.1038/s42256-025-00988-x

Для проектирования робота исследователи проанализировали движения собак с помощью алгоритмов машинного обучения. Это позволило выявить четыре базовых паттерна («синергии»), которые мозг животного использует для координации конечностей. В PAWS они реализованы через систему тросов, связывающих лапы — как если бы передние и задние конечности управлялись единой механической «нервной системой». Например, при толчке с одной лапы остальные автоматически подстраиваются, сохраняя равновесие.

Результат впечатляет: робот с 12 подвижными соединениями управляется всего четырьмя моторами. На беговой дорожке он демонстрирует естественный галоп, адаптируя амплитуду шага к скорости полотна. При этом робот устойчив к внешним воздействиям — после удара по корпусу он быстро восстанавливает ритм движения. Пассивная механика даже позволяет преодолевать препятствия высотой до 2 см без участия процессора.

Хотя сегодня PAWS всё ещё требует доработки, технология открывает путь к созданию роботов, которые смогут часами патрулировать территории, участвовать в спасательных операциях или работать в условиях, где частая подзарядка невозможна. «Наша цель — объединить эффективность биологических систем с функциональностью современных машин, — поясняет Козимо Делла Сантина, руководитель проекта. — Например, представить дрона-доставщика, который большую часть пути планирует за счёт механики, экономя заряд батареи».

Уже сейчас PAWS умеет не только бегать, но и садиться, наклоняться, совмещать пассивные и активные режимы. Следующим шагом станет интеграция таких систем в более крупные устройства — от автономных роботов-курьеров до промышленных платформ.

Подробнее