Hopcopter: гибкая накладка улучшила прыжки по песку и льду

Инженеры Университета Торонто 28 октября 2026 года показали гибкую накладку на единственную ногу Hopcopter, робота, который передвигается прыжками. С ней машина перестала проваливаться в песок и буксовать на льду. Ошибка взлёта снизилась максимум на 66%, эффективность выросла максимум на 64%, а разница в поведении на разных покрытиях уменьшилась на 84%. Результаты описаны в научной статье в журнале Advanced Intelligent Systems (DOI: 10.1002/aisy.70580).

Накладку собрал аспирант Джирапхат (Оуэн) Кледкруэмас. Работой руководил профессор Пакпонг Чирараттананон. Среди соавторов Сон Ли из Городского университета Гонконга: он проходил стажировку в лаборатории в Торонто.

Почему жёсткая опора подводила

Hopcopter устроен как обычный квадрокоптер, поставленный на одну длинную ногу с пружиной. На бетоне и мелком гравии такая схема работала, но на льду и песке давала сбои. Если робот садился под заметным углом или на скользкую поверхность, нога проскальзывала, и он терял равновесие. На мягком грунте нога уходила вниз и застревала.

Новая накладка решает обе проблемы сразу. Площадка распределяет вес машины по большей площади, примерно так же, как снегоступы не дают человеку провалиться в снег. Шаровой шарнир позволяет опоре наклоняться в любую сторону и повторять угол поверхности. Резинки создают натяжение и возвращают стопу в исходное положение после каждого прыжка. Снизу площадку покрывают короткие шипы: они добавляют сцепления, как зубья на кошках у ледолазов.

Представим, что робот садится на мокрый песок у кромки воды. Жёсткая пята ушла бы в грунт и застряла. Широкая накладка ложится сверху, шарнир выравнивает её по склону, шипы цепляются за верхний слой, а резинки успевают вернуть опору до следующего толчка. Пример условный: он показывает, зачем нужен каждый элемент, но не описывает конкретное испытание из статьи.

Что дают цифры и чего в них нет

По сообщению команды, ошибка взлёта уменьшилась максимум на 66%, эффективность выросла максимум на 64%, а разброс характеристик между покрытиями сократился на 84%. Последнее число значит, что на сложном рельефе Hopcopter работает почти так же, как на ровном. Для управления это важно: если каждая поверхность ведёт себя по-своему, настройки прыжка приходится подбирать заново.

В доступном описании работы нет массы робота, грузоподъёмности, дальности и времени работы. Автономную навигацию команда только планирует разработать. Испытания на отдельных типах покрытий не подтверждают, что машина уже готова к поисково-спасательным операциям, осмотру трубопроводов или полётам на Марсе, хотя эти задачи исследователи называют возможными.

Сравнение с дронами в статье идёт на уровне классов машин. Чирараттананон говорит, что дроны относительно дешевы, летают над любым рельефом и удобны для съёмки, но из-за требований к весу плохо перевозят грузы, а дальность ограничена запасом топлива. Колёсные и шагающие роботы берут больше груза и едут дальше, однако стоят дороже и не всегда справляются с пересечённой местностью. Между этими крайностями, по его словам, остаётся место для новой конструкции.

Похожий прототип в 2024 году показали инженеры Городского университета Гонконга и Гонконгского университета науки и технологий: квадрокоптер с пружинной телескопической ногой массой около 35 граммов. Прыжки снижали расход батареи и позволяли поднимать более тяжёлые грузы, потому что аппарату не нужно было постоянно удерживать их в воздухе. Это другая машина и мелкий прототип, так что переносить её числа на Hopcopter нельзя.

Прямого испытания Hopcopter против конкретной модели дрона по дальности и грузоподъёмности в опубликованных материалах нет. Пока речь идёт о нише между летающими и наземными роботами, а не о замене дронов. Дальше команда собирается научить Hopcopter автономной навигации и вывести его за пределы лаборатории.