В последнее время шагающие роботы особенно востребованы для работы в труднодоступных и опасных для человека местах, в том числе при освоении других планет.
В фантастической литературе понятие робота ассоциируется с человекоподобным андроидом, но на практике двуногие роботы имеют высокую вероятность опрокидывания. Единственным преимуществом робота-андроида является конструктивно заложенная возможность управлять машинами и механизмами, изначально ориентированными на человека. Шагающий робот при своем передвижении должен приспосабливаться к изменяющейся форме поверхности за счет встроенного в его конструкцию устройства [1, 2].
Трехногий робот может устойчиво стоять, но при передвижении у него нет постоянного устойчивого контакта. При создании конструкции шагающего робота внимание инженеров привлек муравей с шестью ногами, а главное — его удивительные способности. Так, муравей способен поднимать груз, намного превышающий его вес. Для объяснения этого феномена ученые провели исследования с использованием компьютерной микротомографии [3]. Оказалось, что основная нагрузка падает на шею насекомого. Элементы твердого экзоскелета-панциря муравья (кстати, самого твердого среди других насекомых) соединены мягкой тканью. Исследования ученых показали, что подобные соединения контрастных по твердости тканей значительно увеличивает грузоподъемность и общую выносливость насекомого. Инженерам следует учитывать это обстоятельство при конструировании роботов и других машин. Итак, при конструировании приведенного в статье шагающего робота в качестве примера из природы взят муравей, который, кстати, похож на человека.
Муравей — одно из самых распространенных насекомых на Земле, и, кстати, он похож на человека: у него есть голова, грудь и брюшко (рис. 1).
Перед созданием экспериментального макета шагающего робота была разработана и испытана его электронная модель (рис. 2).
Представленная в проекте математическая модель может быть использована для расчета движений шагающих роботов различной геометрии с тремя степенями свободы для каждой ноги [4, 5, 6].