Техника - молодёжи 1998-08, страница 6

копированием довольно безмозглых, но зато чрезвычайно приспособленных к жизни насекомых!

Последователи Брукса рьяно принялись за дело, окрестив смоделированных букашек "биороботами", однако переход от микро- к макромоделям вовсе не оказался гладким и простым.

МЮНХЕНСКИЕ СТРАДАНИЯ

Беспорядочная с виду груда металлических деталей и проволочек внезапно оживает... И вот уже шесть членистых ног крепко упираются в пол, а прямоугольный контейнер, битком набитый электроникой и мигающими светодиодами, торжественно поднимается вверх. Порядок! Перед нами биоробот почти метрового роста, готовый отправиться в путь.

Повинуясь команде с дистанционного пульта, искусственное существо осторожно переставляет конечности, движениями своими удивительно смахивая на гигантского муравья. Но нет, прототипом технического чуда-юда ценой 50 тыс. DM послужил Carausius morosus, а в просторечии палочник.

Представители отряда палочников (они же привиденьевые) значительно крупнее муравьев (некоторые виды в длину достигают 35 см!), что изрядно облегчает их изучение и моделирование. Нейробиологи из Би-лефельдского университета тщательно проанализировали отделы тела, мышцы и нервную систему Carausius morosus, а затем на базе этих данных сотрудники Мюнхенского технического университета спроектировали и построили своего биоробота: работа эта заняла более 10 лет и была отмечена государственной премией.

Для максимального облегчения конструкции мюнхенские инженеры использовали алюминиевый каркас, миниатюрные моторчики и специальный компактный редуктор. Туловище робота — громоздкий ящик, подпираемый шестеркой ног, — весит всвго 23 кг, а каждая из шестикилограммовых (включая массу привода) стальных конечностей может выдержать нагрузку в пять-шесть раз большую собственного веса. Кстати, лапка живого прототипа имеет четыре членика, однако четвертый востребуется лишь в том случае, когда насекомое карабкается вверх. Нога немецкого робота трехчленна: конструкторы сознательно пошли на ампутацию, ибо едва ли не четырехпудовая машина никоим образом не рассчитана на лазанье по стенам.

В общем, получилась эффектная штуковина, но. покамест она способна

Знаменитый пробег сквозь трубу диаметром 40 мм! В этом эксперименте тарвкана дополнительно стимулировали электротоком в облвсти шестого брюшного ганглия (нераного узла) с помощью электродов из нержавеющей стали.

Хотя сам принцип упрваления твраканом прост, разработанные в лвборатории профессора Шимоямы приспособления довольно сложны... Электронная амуниция, которая частично наклеиввется, частично вживляется в тело насекомого, представлена в сильно увеличенном виде.

переносить на себе не более 4-5 кг! В чем же дело? Да в том, что искусственный палочник передвигается не совсем так, как натуральный, и в определенные моменты немалый вес робота приходится лишь на две опоры, что сильно ограничивает его возможности. Но почему? Ведь "нервная система" механизма аккуратно скопирована с живого прототипа?

Бильдфельдские нейробиологи установили, что управление частями тела у палочника децентрализовано: так, каждая его нога снабжена 800 нейронами, каждая "думает" сама за себя, и все шесть равноправны. Аналогичным образом каждая конечность робота управляется собственным процессором, а вот поди ж ты, какой сюрприз... Словом, координация телодвижений Carausius morosus оказалась куда более изощренной, чем полагали ученые.

Суть проблемы в том, что нейроны насекомых устроены намного сложнее человеческих, и их разветвленные отростки одновременно решают разные локальные задачи. Такая нервная клетка сама по себе - нечто вроде отдельного живого существа, и чтобы адекватно ее сымитировать, понадобится отдельный компьютер, работающий преимущественно в параллельном режиме. Так что ж выходит: сколько нейронов — столько и компьютеров?!

На самом деле, конечно, беда с походкой робота вполне поправима, буде связанной в локальную сеть шестерке процессоров задать определенные правила, разрешающие подъем конечности лишь в том случае, когда две соседние прочно стоят на земле (мюн-хенцы уже разработали соответствующие алгоритмы). Но главная-то печаль — и главный вывод — в том, что ученически копировать органы управления насекомых, как выяснилось, просто нет смысла.

И еще одна область, где автоматические копии безнадежно отстают от прототипов: сенсорика! "Тут мы вряд ли сумеем

ТЕХНИКА-МОЛОДЕ Ж И 8 98

сравняться с природой, — говорит Йозеф Штойер, курирующий мюнхенский проект. — У палочника каждая нога нашпигована сотнями сенсоров, поэтому он прекрасно осведомлен о том, что происходит вокруг Наш робот по сравнению с ним сущий слепец: его нога имеет всего-навсего восемь датчиков, которые контролируют ее положение и скорость перемещения. Этого слишком мало, чтобы разобраться, где ты находишься, что вокруг тебя и чем все это грозит".

Увы, по чисто техническим причинам снабдить конечность искусственного насекомого множеством чувствительных

Молодой ученый Джеймс Макларкин с гордостью демонстрирует своих "муравьев", которые пользуются большой популярностью не только в Массвчусетсском технологическом, но и далеко за его пределами. При объеме всего лишь в квадратный дюйм "муравей" оснащен 17 сенсорами различного типа, поставляющими ему информацию об окружающей среде, и может общаться с сотоварищами посредством инфракрасных сигналов.