Инженеры-робототехники вкладывали многие десятилетия и огромные суммы денег в исследования с целью создания роботов, способных передвигаться подобно животным. Тем не менее факт остается фактом: многие животные могут совершать подвиги, которые для существующих роботов остаются недостижимыми.
Доктор Макс Донелан, профессор кафедры биомедицинской физиологии и кинезиологии Университета Саймона Фрейзера, отмечает:
Гну способен на тысячи километров миграции по сложному рельефу, горные козлы могут взбираться по скалам, находя опорные точки, которых, казалось бы, нет, а тараканы, потеряв ногу, не теряют скорость. У нас нет роботов, способных соперничать с животными по выносливости, ловкости и надежности.
Для понимания и количественной оценки причин, по которым роботы уступают животным, междисциплинарная группа ученых и инженеров из ведущих университетов провела тщательное исследование различных аспектов управления роботами, сравнивая их с аналогичными функциями у животных. Исследование было опубликовано в журнале Science Robotics. Оно показало, что по многим критериям, используемым инженерами, биологические системы работают хуже, чем существующие детали. Однако животные преуспевают благодаря интеграции и контролю этих компонентов.
Каждый из команды изучал одну из пяти "подсистем", необходимых для создания бегущего робота — силу, каркас, привод, чувствительность и управление — и сравнивал ее с аналогичными биологическими системами. Предполагалось, что преимущество животных обусловлено превосходством биологических компонентов.
Оказалось, что, за редкими исключениями, инженерные подсистемы превосходят или даже радикально превосходят биологические аналоги. Однако, если сравнить животных и роботов с точки зрения общей системы их движения, животные намного эффективнее. Роботам еще предстоит догнать их.
Ученые отмечают, что, несмотря на продвижения в области робототехники, достигнутые за относительно короткое время, сравнивать их с бесчисленными поколениями животных, которые эволюционировали миллионы лет, сложно.
Робототехника будет развиваться быстрее, поскольку она направлена. Хотя мы можем значительно улучшить проектирование роботов и обучить одного робота чему-то, чтобы все остальные могли это использовать, биология не обладает такой возможностью. Таким образом, хотя у нас есть способы ускорения развития роботов, эволюция все еще имеет свои преимущества.
Эффективные бегущие роботы — это не только инженерная задача, они могут найти широкое применение. От решения проблемы доставки в труднодоступных местах до проведения поисковых операций в опасных условиях или работы с опасными веществами, потенциальных применений этой технологии множество.
Исследователи надеются, что их работа поможет сосредоточить внимание на дальнейшем развитии робототехники, в том числе на лучшей интеграции и управлении уже существующими компонентами. Донелан заключает: "Путем изучения биологических принципов интеграции мы сможем сделать работающие роботы столь же эффективными, маневренными и надежными, как и их биологические аналоги".