Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
Исследователи из Киото разработали гаджет, который научит новичков и поможет скилловым музыкантам играть ещё быстрее.
Новый экзоскелет с искусственным интеллектом облегчает ходьбу и бег, автоматически подстраиваясь под пользователя.
Согласно информации, опубликованной ArsTechnica, экзоскелет использует возможности интерпретации ИИ для выполнения рутинных задач, автоматически настраивая программное обеспечение под профиль пользователя. Это облегчает такие действия, как ходьба, бег и даже переноска грузов, дополняя силу, оказываемую телом пользователя. Искусственный интеллект экзоскелета предсказывает движения и окружение пользователя, работая почти как продолжение человеческого тела.
При первом использовании может показаться, что экзоскелет «тянет» ногу пользователя, предугадывая его движения, как объяснил Иван Лопес-Санчес, один из членов команды разработчиков. Однако со временем и при постоянном использовании пользователь адаптируется к оборудованию, в результате чего движения становятся синхронизированными и естественными.
В настоящее время изготовление этого экзоскелета стоит около 10 000 долларов США. Однако команда разработчиков работает над снижением затрат и повышением доступности оборудования для широкой публики.
Военные и тактические полицейские подразделения часто сталкиваются с необходимостью носить тяжёлое снаряжение, включая бронежилеты. На помощь приходит экзоскелет ExoM Up-Armoured, который не только облегчает ношение груза, но и обеспечивает пулестойкость.
Этот экзоскелет разработан немецкой компанией Mehler Protection совместно с канадской биомеханической технологической компанией Mawashi Science & Technology и французским тактическим полицейским подразделением GIGN (Groupe d’Intervention de la Gendarmerie Nationale).
Экзоскелет оснащён бронепанелями по всему корпусу, обеспечивающими защиту в соответствии с европейским стандартом VPAM 8. Это означает, что он может выдержать попадание трёх пуль калибра 7.62 × 39 мм (используемых в АК-47) с расстояния около 10 метров.
Титановая рама экзоскелета, по утверждениям производителя, позволяет перераспределить до 70% общего веса с плеч носителя на землю. При этом гибкий спинной элемент, скользящий пояс и артикулированные суставы в области таза, колен и лодыжек обеспечивают сохранение до 99% естественного диапазона движений.
Кроме того, ExoM является пассивным экзоскелетом, то есть не использует моторизованные актуаторы и не требует батарей, которые увеличивали бы вес или требовали зарядки – что могло бы быть проблемой в удалённых местах или на длительных миссиях.
Неудивительно, что даже подготовленные спортсмены и исследователи быстро устают. Экзоскелеты давно стали помощниками на суше, но перенос таких устройств в морскую среду весьма сложен: там и коррозия, и давление, и необходимость сохранять натуральность движений – все это подталкивает к созданию новых решений.
азработанное инженерами устройство – это легкий, компактный экзоскелет, закрепляемый на ногах, который работает в области колен. Тросовая механика позволяет усиливать движения и снижать нагрузку. Сенсоры следят за положением тела, скоростью и силой движений, а вычислительный блок мгновенно регулирует интенсивность необходимой поддержки. Важно, что экзоскелет не управляет человеком и не мешает ему, а лишь усиливает его собственные импульсы в необходимом размере.
На практике устройство протестировали на группе из шести опытных дайверов. Анализ показал, что использование экзоскелета уменьшает расход воздуха более чем на 20%, и нагрузка на мышцы ног снижается почти на столько же. Это значит, что человек сможет дольше находиться под водой, не испытывая чрезмерную нагрузку и, как следствие, без риска возникновения опасных для жизни и здоровья ситуаций.
Инженеры отмечают, что этот проект – не просто очередной эксперимент, а направление, которое может полностью изменить подход к подводной деятельности. Благодаря такой разработке специалисты смогут выполнять свои задачи с меньшей физической нагрузкой, расширять диапазон и продолжительность своих миссий, а также повысить безопасность работы. В перспективе подобные системы могут стать стандартом экипировки для всех, кто работает или исследует глубины мирового океана.
Американские инженеры создали миниатюрного двуногого робота Zippy. Высота шагохода составляет всего 3,6 сантиметра, а масса 25 грамм, он имеет встроенные источник питания и приводится в движение единственным электромотором. Робот может ходить и менять направление движения, преодолевает небольшие препятствия и неровности на пути. Zippy обладает рекордной скоростью передвижения среди двуногих роботов своего размера — 25 сантиметров в секунду, что эквивалентно 10 длинам его ног в секунду. Препринт доступен на сайте arXiv.org.
Миниатюрные ходячие роботы могут пригодиться для инспекции технического состояния конструкций изнутри или в поисково-спасательных работах. Однако многие из уже существующих моделей такого типа имеют довольно сложную конструкцию со множеством актуаторов и сложной системой управления, поэтому инженеры продолжают искать более простые (и более надежные) схемы.
В 2023 году инженеры под руководством Аарона Джонсона (Aaron Johnson) и Сары Бергбрайтер (Sarah Bergbreiter) из Университета Карнеги — Меллона создали миниатюрного двуногого робота с очень простой конструкцией. Высота первого прототипа Mugatu составляла около 19 сантиметров. Ключевая особенность Mugatu — полусферические утяжеленные ступни, благодаря такой форме робот может ходить и поворачивать с единственным электромотором.
Теперь эта же группа инженеров уменьшила и немного доработала конструкцию, создав одноактуаторного робота Zippy. Его высота составляет всего 3,6 сантиметра (это немного меньше, чем LEGO-человечек). Как и его предшественник, Zippy состоит из двух частей, представляющих собой ноги с противовесами для балансировки и компенсации моментов во время ходьбы. Обе части соединены в тазобедренном суставе осью электродвигателя постоянного тока, который управляется микроконтроллером. Питание поступает от аккумулятора в правой ноге.
Форму ступней пришлось доработать, сделав их эллипсоидными, чтобы повысить устойчивость походки и снизить раскачивание шагохода во время ходьбы. Другое отличие от Mugatu — механический ограничитель в тазу. Он не дает ногам проворачиваться слишком далеко, устраняя необходимость в определении точного момента, когда необходимо замедлить и остановить ногу во время шага. Для управления походкой на электромотор подается простой прямоугольный электрический сигнал. Двигатель вращается сначала в одну сторону (до ограничителя), а потом — в другую. Частота и амплитуда управляющего сигнала регулируют скорость, а дополнительное смещение напряжения во время левого или правого шага увеличивает или уменьшает время переноса соответствующей ноги, что приводит к разной длине шага, и, в итоге, к повороту в нужную сторону.
В ходе экспериментов робот показал максимальную скорость 25 сантиметров в секунду, что соответствует 10 длинам его ноги в секунду, при частоте шага 8,3 герца и амплитуде сигнала 3,2 вольта. По словам авторов, это рекордный результат среди двуногих роботов подобного размера. Радиус поворота составляет менее пяти сантиметров, а высота преодолеваемых вертикальных препятствий — два миллиметра. От одного заряда батареи емкостью 100 миллиампер-час шагоход может проработать до 54 минут.
В дальнейшем, разработчики планируют добавить в систему управления обратную связь от IMU-сенсора в микроконтроллере, а также установить камеру для навигации и планирования маршрута. Кроме этого планируется испытать взаимодействие нескольких Zippy в составе роя.
Другая группа американских инженеров под руководством Роберта Вуда из Гарвардского университета разработала миниатюрного четвероногого робота, который может перепрыгивать препятствия, если их нельзя обойти. Для этого миниатюрный роботаракан массой менее трех грамм использует своей хвост — с его помощью он прыгает на расстояние, в 23 раза превышающее длину тела.
Он копирует анатомию настоящей собаки. Японские инженеры создали четвероногого робота, который анатомически точно воспроизводит строение тела собаки. Вместо электромоторов в нем используются гибкие пневматические искусственные мышцы Маккиббена, которые позволяют имитировать естественные движения животного. Особое внимание разработчики уделили воспроизведению мышечной структуры плечевого пояса собак, у которых лопатки крепятся к туловищу только за счет мышечной ткани, без суставов. Прототип успешно продемонстрировал стабильную ходьбу по прямой. Статья опубликована в журнале Advanced Robotics Research.
Большинство современных четвероногих роботов, таких как Spot от Boston Dynamics, используют в роли приводов расположенные в плечевых суставах электромоторы. Это решение позволило достичь значительных успехов: робособаки научились выполнять сложные акробатические трюки и прыжки, передвигаться по труднопроходимому рельефу и взбираться по вертикальным лестницам. Однако существует еще один подход — разработка роботов, конструкция которых имитирует систему мышц, сухожилий и связок биологических прототипов.
Один из способов реализовать это в «железе» — использовать искусственные мышцы на основе актуаторов Маккибена. Они состоят из внешней плохо растягиваемой плетеной оболочки, внутри которой находится эластичная герметичная трубка. При подаче давления воздуха или жидкости трубка надувается и увеличивается в ширину, но из-за того, что внешняя оболочка практически не растягивается, весь актуатор сокращается в длину, имитируя работу реальной мышцы.
Актуаторы такого типа выбрали инженеры под руководством Коичи Судзумори (Koichi Suzumori) из Токийского научного института, чтобы детально воспроизвести опорно-двигательный аппарат собаки. За основу они взяли модель скелета собаки среднего размера, а в роли мышечных волокон использовали множество тонких (2–4 миллиметра) пневматических актуаторов Маккиббена. Всего в конструкции использовано 48 мышц, по 15 штук на передние лапы и по 9 — на задние.
Передние конечности прикреплены к туловищу только с помощью мышц, а не суставов (такой вид соединения костей называется синсаркоз), как и у настоящих собак. Лопатки скелета удерживается с помощью актуаторов, имитирующих трапециевидные, ромбовидные и зубчатые мышцы. По мнению разработчиков, эта мышечная «подвеска» играет существенную роль в процессе движения, увеличивая длину шага и подвижность. Для воссоздания геометрии широких плоских мышц плечевого пояса инженеры объединили несколько актуаторов в слоистые структуры с помощью полиуретановой подложки.
Из-за отсутствия системы поддержания равновесия и пассивных стабилизирующих тканей, таких как суставные сумки и связки, робот пока не может самостоятельно удерживать свой вес. Поэтому во время движения он вынужден опираться на вспомогательную алюминиевую тележку с колесами, не мешающую при этом движениям ног. Алгоритм их перемещений имитирует паттерн собачьей походки.
Результаты испытаний показали, что мускульно-скелетный робот способен успешно передвигаться, используя ту же последовательность активации мышц, что и у реальных животных. При этом амплитуда движений ног оказалась меньше реальной из-за механических пределов сокращения искусственных мышц Маккибена, которым требуется предварительное растяжение. Тем не менее, прототип подтвердил, что воспроизведение реальной мышечной архитектуры позволяет роботу совершать движения, близкие к естественным. Помимо робототехники, в будущем это может помочь в исследованиях двигательных возможностей реальных животных.
Авторы планируют сосредоточиться на реализации ходьбы без тележки. Для этого потребуется воспроизвести недостающие структуры суставов, хрящи, суставные сумки, фасции и кожу. Кроме того, инженеры хотят оптимизировать пневматическую систему, в частности, укоротить трубки подачи воздуха от насоса, чтобы повысить скорость реакции искусственных мышц. Это потребуется для воссоздания более стремительной походки.
Польский стартап Clone недавно анонсировал разработку полноразмерного мускульно-скелетного робота-андроида Clone Alpha. Строение тела робота будет повторять анатомию человека, а в качестве мышц будут использоваться пучки гидравлических актуаторов Маккибена.
Гигантский беспилотник Manta Ray UVV от DARPA сможет погружаться на безумные глубины и даже засыпать на дне для экономии энергии.
Спустя два десятилетия после того, как DARPA впервые начала эксперименты с киборг-насекомыми в рамках программы HI-MEMS, команда исследователей из Сингапура продемонстрировала новое достижение в этой области.
Речь идет о таракане-киборге с 3D-печатным снаряжением, дистанционным управлением и инфракрасными камерами, способном находиться под водой часами.
Группа под руководством Хиротаки Сато из Наньянского технологического университета давно работает с этим ненавидимым многими вредителем. Насекомых оснащают инфракрасными камерами, чтобы направлять их в зоны бедствий и помогать спасательным операциям в поиске выживших.
Важно понимать, что киборг-насекомые остаются живыми организмами, оснащенными технологиями. Команда Сато уже показывала управляемый компьютером рой таких созданий в 2024 году, однако исследователей не устраивало то, что тараканов нельзя было отправить сквозь воду, и они вернулись к чертежной доске.
Результатом стала улучшенная версия, которая поэтапно провела под водой три часа на глубине 50 сантиметров. Этого достаточно для большинства луж и слегка затопленных участков. Любопытно, что скорость тараканов пострадала незначительно, снизившись с 8,75 сантиметра в секунду на суше до 7,84 сантиметра в секунду под водой.
Тараканы не плавают в привычном смысле, но умеют держаться на плаву гребковыми движениями и неплохо перемещаются по водоемам. Не исключено, что реальная глубина погружения может быть больше, чем в тесте.
Для этого насекомые носят специально изготовленный 3D-печатный водолазный костюм с трубками, которые крепятся к их дыхательным отверстиям, называемым дыхальцами. В баллоне находится губка с перекисью водорода и диоксидом марганца. Медленная и тщательно настроенная реакция выделяет кислород с контролируемой скоростью.
Такое решение позволило избежать сложной задачи размещения тяжелого баллона со сжатым кислородом. Таракан оказался практически идеальной платформой для подобных задач, ведь его лапки легко контролируются электрическими импульсами, а особенности передвижения позволяют преодолевать почти любой рельеф, зачастую лучше миниатюрных роботов.
Биологические батареи насекомых теоретически работают неделями. Одному таракану еда требуется лишь раз в несколько недель, что критично важно для миссий, так как ученые, работающие с миниатюризацией, постоянно упираются в ограничения по энергии. ИК-камеры и беспроводная связь используют настоящий мини-аккумулятор, но сами насекомые способны находить пропитание самостоятельно.
Команда Сато рассчитывает применять рои подводных тараканов в спасательных операциях, но смотрит и дальше в будущее. Речь идет о более суровых средах и внеземных исследованиях, включая поверхность Марса.
После этого результата подобная затея выглядит вполне реалистично, ведь конструкция таракана максимально прокачивает все навыки выживания. Насекомые могут неделями обходиться без еды и воды и прекрасно функционируют в дыхательных средах, губительных для человека, вроде тех, где мало кислорода или много углекислого газа.
Тараканы выдерживают дозы радиации, способные сварить человека, а закрытие дыхалец позволяет им задерживать дыхание до 40 минут. Их рацион способен посрамить даже чаек, поскольку список того, чем они питаются, по сути сводится к слову "всем", включая человеческие отходы.
Любая рана, включая потерю головы, не приводит к кровотечению, а просто затягивается свертыванием. Иммунная система позволяет им перерабатывать многие загрязнители и пестициды, а адаптации они вырабатывают быстро, при этом их скорость размножения превосходит кроличью.т труд.
В пятачке находятся фары. а в копытцах — поворотники.
Комментарии