Мягкие роботы, работающие исключительно на воздушном давлении без электроники, компьютеров и моторов, представили учёные Оксфордского университета. Новое поколение мягких роботов демонстрирует способность генерировать сложные ритмичные движения и автоматически синхронизировать свои действия — ключевой шаг к созданию программируемых систем с воплощенным интеллектом в современной робототехнике.
Синхронизация роботов через физический контакт без программирования
Подобно тому, как светлячки начинают мигать синхронно, мягкие роботы на пневматическом управлении также входят в ритм через физический контакт с поверхностью. Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, показывает: синхронизация роботов происходит без визуальных сигналов или программного управления. Такое эмерджентное поведение, ранее наблюдавшееся только в природе, теперь успешно реализовано в области робототехники.
Источник: Лаборатория RADlab (Отдел инженерных наук, Оксфордский университет).
(Прямая ссылка на публичную версию на YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=zQJm9a0jVLw)
«Мягкие роботы, изготовленные из гибких материалов, идеально подходят для задач вроде перемещения по неровной местности или обращения с хрупкими объектами», — отмечает ведущий автор исследования доктор Мостафа Муса из Департамента инженерных наук Оксфордского университета. Главная цель — встроить воплощенный интеллект непосредственно в физическую структуру, создавая более адаптивные системы автоматизации.
Пневматическая система: инновационная архитектура мягких роботов
Ключевое достижение команды — разработка модульного компонента для мягких роботов, использующего воздушное давление аналогично тому, как электронная схема использует ток. Пневматическая система позволяет каждому блоку выполнять три функции одновременно:
- Приводиться в действие при изменении давления воздуха — функционируя как искусственная мышца в робототехнике
- Сенсорно реагировать на изменения давления или контакт — обеспечивая синхронизацию роботов
- Переключать воздушный поток между состояниями ВКЛ/ВЫКЛ — создавая логику без электроники
Подобно конструктору, несколько блоков соединяются для создания различных мягких роботов без изменения базовой аппаратной архитектуры. Учёные создали настольные прототипы размером с обувную коробку, способные прыгать, трястись или ползать, демонстрируя возможности автоматизации движений.
Воплощенный интеллект: новая парадигма в робототехнике
В определённой конфигурации мягкие роботы генерируют ритмичные движения самостоятельно при подаче постоянного давления. Когда несколько модулей соединяются вместе, их синхронизация роботов происходит естественно без компьютерного управления — критически важное достижение для развития воплощенного интеллекта.
«Встраивание принятия решений непосредственно в физическую структуру мягких роботов может привести к созданию адаптивных машин, которым не нужно программное обеспечение для «мышления»», — поясняет профессор Антонио Форте, соавтор исследования. «Это переход от «роботов с мозгами» к «роботам, которые являются собственным мозгом». Мягкие роботы с воплощенным интеллектом быстрее, эффективнее и лучше приспособлены к непредсказуемым средам».
Исследователи продемонстрировали возможности на примере робота-шейкера, сортирующего бусины через наклон вращающейся платформы, и робота-краулера, определяющего край стола и автоматически останавливающегося. В обоих случаях мягкие роботы демонстрировали скоординированные движения полностью механически, подтверждая эффективность пневматической системы в робототехнике.
Математическая модель синхронизации мягких роботов
Синхронизированное поведение мягких роботов наблюдается только при соединении модулей и контакте с поверхностью. Учёные использовали математическую модель Курамото для объяснения синхронизации роботов через механическую связь.
Анализ показал: сложное скоординированное движение возникает в мягких роботах исключительно благодаря физическому дизайну. Движение каждой конечности незаметно влияет на другие через общий корпус и силы реакции опоры, создавая петлю обратной связи в робототехнике через трение, сжатие и отскок — основу воплощенного интеллекта без электронных контроллеров.
Перспективы автоматизации: будущее мягких роботов
Хотя разработанные мягкие роботы пока имеют настольный масштаб, принципы проектирования не зависят от размера. В ближайшем будущем исследователи планируют создать энергоэффективные автономные локомоторы на базе пневматической системы. Это станет шагом к крупномасштабному развёртыванию мягких роботов в экстремальных условиях, где энергия ограничена, а адаптивность критически важна для автоматизации.
Разработка оксфордских учёных представляет значительный прогресс в робототехнике, демонстрируя принципиально новый подход к созданию интеллектуальных систем. Мягкие роботы с воплощенным интеллектом показывают, как «разум» может быть заключён в физической структуре, а синхронизация роботов достигается без программного обеспечения — открывая новые горизонты для автоматизации промышленных и исследовательских задач.
Вам также может быть интересно:
- Робот строитель: новости в строительной индустрии 2025 года
- Huawei и DeepSeek-R1-Safe: технологический взгляд на безопасный искусственный интеллект
- Солнечная энергия в 2025 году: 10 ключевых инноваций возобновляемой энергетики
Источники:
- University of Oxford — Researchers develop air-powered robots
- Advanced Materials — Multifunctional Fluidic Units
Примечание:
Настоящий материал подготовлен на основании информации, размещённой в открытых источниках, и носит исключительно информационно-справочный характер. Представленные сведения не являются официальным заключением и не могут рассматриваться в качестве юридической, финансовой или иной профессиональной консультации. Публикация не имеет рекламного характера. Упоминание торговых марок, брендов и наименований организаций носит исключительно информационный характер и не подразумевает их продвижение или одобрение.
FAQ
1. Что такое мягкий робот?
Это роботизированная система, изготовленная из гибких и податливых материалов, способная деформироваться и адаптироваться к окружающей среде. По данным журнала Nature, в отличие от традиционных устройств из жёстких материалов, такие системы используют эластомеры, полимеры и другие деформируемые материалы, что делает их более безопасными для взаимодействия с людьми и эффективными в непредсказуемых условиях.
2. Какие преимущества имеют гибкие роботы перед традиционными жёсткими?
Они обладают тремя ключевыми преимуществами: безопаснее при взаимодействии с людьми благодаря отсутствию твёрдых частей; способны адаптироваться к неровным поверхностям и сложным средам; могут работать в условиях, где жёсткие системы не справляются (узкие пространства, хрупкие объекты). Согласно исследованию Оксфордского университета, такие устройства также не требуют сложного программирования — их «интеллект» встроен в физическую структуру.
3. В каких областях могут применяться флюидные роботизированные системы?
Они находят применение в медицине (хирургические инструменты, реабилитация, протезы), промышленности (манипуляция хрупкими объектами, работа в труднодоступных местах), исследованиях (изучение глубоководных и космических сред), а также в экстремальных условиях, где требуется высокая адаптивность при ограниченных энергоресурсах. По данным IEEE Robotics, особенно перспективны области, требующие взаимодействия с живыми организмами и работы в неструктурированных средах.
