PAWS – robot inspirowany naturą
PAWS jest robotem, który potrafi się poruszać za pomocą 4 kończyn bez wykorzystywania do tego zewnętrznych silników.
Robotyka od lat inspiruje się przyrodą, próbując naśladować ruchy zwierząt w celu stworzenia bardziej efektywnych i dynamicznych maszyn. Szczególną uwagę przyciągają roboty czworonożne, które mogą poruszać się po różnorodnych terenach, wykonując zadania szybciej i skuteczniej niż ich kołowe odpowiedniki. Jednak ich konstrukcja często wymaga skomplikowanych systemów napędowych i dużego zużycia energii.
Widoczną zmianą w dziedzinie może być nowy robot PAWS (Passive Automata With Synergies), opracowany przez naukowców z EPFL i TU Delft. W przeciwieństwie do tradycyjnych robotów czworonożnych, PAWS wykorzystuje naturalne mechanizmy motoryczne zwierząt, co pozwala mu na płynniejsze i bardziej energooszczędne poruszanie się. Jakie ma to znaczenie dla przyszłości robotyki i w jakim kierunku mogą rozwijać się tego typu technologie?
W świecie przyrody zwierzęta poruszają się z niezwykłą gracją i wydajnością. Psy, konie czy gepardy nie myślą o każdej pojedynczej reakcji mięśniowej – ich ruchy są wynikiem skoordynowanej aktywacji grup mięśniowych, zwanych synergiami motorycznymi. To właśnie dany mechanizm chcieli odwzorować twórcy PAWS.
Zamiast używać aktywnego sterowania każdym stawem, PAWS bazuje na elastycznych połączeniach między stawami oraz ścięgnach, które pozwalają mu na naturalne dostosowanie się do otoczenia. Dzięki temu robot może poruszać się płynniej, zużywając mniej energii.
Tradycyjne roboty czworonożne często wymagają wielu niezależnie sterowanych silników, co zwiększa ich złożoność, koszty i zużycie energii. PAWS wykorzystuje zaledwie cztery niezależne siłowniki, które są wystarczające do naśladowania różnych stylów ruchu zwierząt.
Eksperymenty wykazały, że nawet bez aktywnego napędu, PAWS potrafi przemieszczać się po bieżni i reagować na przeszkody, co dowodzi skuteczności jego biomechanicznej konstrukcji.
Podobne podejście zastosowano w projekcie RoboBees, miniaturowych robotach inspirowanych pszczołami, które poruszają się dzięki pasywnym mechanizmom zamiast skomplikowanych systemów sterowania.
Jednym z największych wyzwań nowoczesnej robotyki jest efektywność energetyczna. Większość dzisiejszych robotów wymaga dużych baterii i zaawansowanych systemów sterowania, które szybko zużywają energię. PAWS pokazuje, że można zminimalizować zużycie energii, wykorzystując naturalne dynamiki ruchu.
Roboty czworonożne sprawdzą się w trudnych warunkach, na przykład mogą poruszać się po trudnym terenie, dostarczając pomoc w miejscach katastrof. Lekka i energooszczędna konstrukcja sprawdziłaby się na Marsie lub Księżycu, gdzie każda jednostka energii jest na wagę złota. Roboty mogą również sprawdzić się w medycynie, naśladujące ludzkie ruchy mogą wspierać rehabilitację pacjentów z problemami motorycznymi.
Twórcy PAWS planują dalszy rozwój swojego projektu, badając, jak minimalne czujniki i proste pętle sprzężenia zwrotnego mogą jeszcze bardziej poprawić stabilność i elastyczność ruchu robota. Celem jest stworzenie systemu, który będzie jeszcze bardziej adaptacyjny i samodzielny, bez potrzeby ciągłego sterowania z zewnątrz.
Możemy spodziewać się, że w przyszłości coraz więcej robotów będzie bazować na biologicznych inspiracjach, co pozwoli na tworzenie bardziej inteligentnych, energooszczędnych i naturalnie poruszających się maszyn. PAWS jest dowodem na to, że natura wciąż ma wiele do zaoferowania inżynierom robotyki.
Szymon Ślubowski
