Рои роботов – сила
Сотрудники Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН исследовали потенциал мобильных модульных роботов для создания эффективных роевых систем. Эти роботы способны самостоятельно перемещаться и соединяться, формируя коллективный интеллект. Они способны выполнять сложные задачи, которые не под силу одиночным машинам. Результаты исследования опубликованы в журнале «Проблемы машиностроения и надёжности машин» (№ 3, 2026).
Учёные отметили, что идея таких систем была вдохновлена природой. Миллионы лет эволюции привели к появлению механизмов, позволяющих даже простейшим организмам решать задачи, недоступные для отдельных особей. Например, муравьи, чтобы преодолеть преграду, образуют «мост» из сцепленных тел, по которому проходят остальные муравьи.
Для изучения возможностей создания роевых систем были использованы модели роботов в форме тетраэдра, октаэдра, куба, додекаэдра и икосаэдра, известные как «платоновые тела». Эти фигуры представляют собой правильные многогранники с одинаковыми гранями. Их можно соединять вдоль граней неограниченное количество раз, что позволяет создавать конструкции самых разнообразных форм.
Рёбра роботов, которые исследуются, представляют собой линейные приводы — стержни с механизмами, позволяющими им удлиняться и укорачиваться. Концы этих стержней в вершинах многогранника соединены шарнирами. Изменение длины стержней позволяет роботу сжиматься или расширяться, менять форму и передвигаться.
Учёные сообщили, что для построения роевых структур наиболее подходящими оказались роботы в форме октаэдров. Октаэдр — это восьмигранная фигура, которую можно представить как две четырёхугольные пирамиды, соединённые основаниями. Двенадцать рёбер обеспечивают двенадцать степеней свободы, что позволяет роботу передвигаться различными способами, включая опрокидывание, ползание и прыжки.
В экспериментах исследователи оснастили грани роботов хватающими устройствами, выполненными в виде трёх упорных пластин или трёх жёстких шарнирных двузвенников, образующих замкнутый контур вокруг захватываемого объекта. Это позволяет роботу активно манипулировать предметами и перемещаться вместе со схваченным объектом. Изменение длины приводов и перераспределение усилий между ними обеспечивают активную виброизоляцию и подавление динамического воздействия.
Исследователи отметили, что преимущества октаэдральных конструкций наиболее полно проявляются в коллективной работе. Поскольку все грани оснащены захватами, роботы могут взаимодействовать с окружающей средой при соединении в рой.
Эти качества позволяют роботам диагностировать и ремонтировать трубопроводы переменного сечения, перестраиваясь под диаметр труб и удерживая инструменты. Также они полезны в средах с сильным потоком воды или воздуха, где часть модулей может охватывать канат или провод и перемещаться вдоль него.
Способность подавлять вибрации и динамические воздействия позволяет рою роботов-октаэдров работать с хрупкими объектами. Например, система может доставлять медикаменты и воду в зоны бедствий, недоступные для тяжёлой техники, и безопасно эвакуировать раненых, находя ходы, сцепляясь в мосты и платформы.