Робот-перьвая звезда: три измерения движения на двух приводах

Инженеры Университета штата Северная Каролина (NC State) собрали подводного мягкого робота, который повторяет движения морского животного — перьевой звезды. Робот перемещается в воде во всех трёх измерениях: вверх и вниз, вперёд и назад, а также вращается вокруг своей оси. На всё это у него уходит два привода — детали, которые создают усилие или момент. Обычно для такого набора движений, по словам авторов, нужно минимум шесть. Работа опубликована в журнале Science Advances 7 октября 2026 года; пресс-релиз распространил NC State.

«Обычно для этого нужно как минимум шесть приводов. Но благодаря конструкции мы обходимся двумя приводами в роботе-перьевой звезде», — говорит Цзе Инь, профессор машиностроения и аэрокосмической техники NC State и один из авторов работы.

Четыре крыла и три режима движения

Из центрального диска робота торчат четыре «крыла». Они упругие и моностабильные: крыло можно согнуть, но оно само возвращается в исходное положение. Внутри диска стоят два привода. Когда оба включены, все четыре крыла разом «схлопываются» вниз; когда их выключают, крылья отгибаются обратно вверх.

Из этой простой схемы авторы собрали три режима. Быстро включая и выключая оба привода, робот часто машет крыльями и поднимается в толще воды. С выключенными приводами крылья не двигаются, и робот опускается. Медленные взмахи удерживают его на месте. Этот режим исследователи называют «режимом медузы».

Чтобы плыть вперёд или назад, включают только один привод. Тогда одно крыло начинает трепетать, как хвостовой плавник, и толкает робота в противоположную сторону. Это «режим рыбы». А если быстро чередовать два привода, робот вращается вокруг своей оси, и так можно задать ему любое направление. Это «режим ротора».

«Сочетая эти три режима, мы можем управлять роботом во всех трёх измерениях», — говорит Инь.

Авторы опираются на идею механического интеллекта: поведение устройства во многом задаёт сама конструкция и её взаимодействие со средой, а не компьютер или оператор. Раньше та же группа сделала подводного робота по образцу ската-манты — он быстро плавал, но не мог маневрировать в трёх измерениях. «Наша цель была сделать робота с большей манёвренностью, не полагаясь на излишне сложные механизмы», — объясняет Хайтао Цин, первый автор статьи, постдок в Калифорнийском университете в Беркли, начавший проект ещё аспирантом в NC State.

В демонстрациях робот осматривал подводное пространство с камерой и поднимал предметы — сам или вместе с другими такими же роботами. Полностью беспроводной версии пока нет: её авторы называют направлением будущей работы.

Численных характеристик — размеров, частот активации, глубины испытаний — в доступном описании нет, поэтому судить об эффективности по этим демонстрациям нельзя. Сама статья Science Advances по DOI 10.1126/sciadv.aeg9211 при подготовке материала не открылась, так что детали протоколов остаются за пределами этого текста.

Представим аквариум с двумя кнопками. Первая отвечает за оба привода сразу, вторая — только за один из них. Короткие нажатия первой поднимают робота, пауза без нажатий опускает его, редкие нажатия держат на месте. Вторая кнопка, нажатая один раз, толкает робота вбок. Быстрое переключение между приводами разворачивает его. Пример условный: он показывает логику режимов, а не то, как выглядело управление в опытах.

Если вы разбираете похожую тему в курсовой или статье — например, биовдохновлённые конструкции или механический интеллект, — научные статьи на заказ помогут собрать обзор и оформить текст по требованиям журнала.