Известный научно-популярный блогер Дерек Маллер в новом выпуске канала Veritasium представил уникального антропоморфного робота LEONARDO, способного не только ходить и летать, но и кататься на скейтборде и удерживать равновесие на стропе. Разработка инженерной команды объединяет в себе колесно-шагающие технологии и принципы беспилотных летательных аппаратов, открывая новые горизонты для создания адаптивных посадочных систем будущего. В ходе демонстрации устройство доказало свою феноменальную устойчивость в экстремальных условиях искусственного шторма и на скользких поверхностях.
🤖 Рождение LEONARDO: синергия ходьбы и полета 0:00
Двуногие роботы и коммерческие дроны давно стали привычным явлением, однако до сих пор инженерам не удавалось полноценно интегрировать эти две технологии в единую систему. Робот по имени LEONARDO (сокращение от LEg ONboard aerial DROne) стал первым в мире аппаратом, где ходьба и полет глубоко взаимосвязаны на аппаратном уровне. По словам разработчиков, это не просто классический квадрокоптер, к которому прикрепили конечности, а принципиально новая концепция мобильности.
Основная идея гибридного подхода заключается в преодолении физических ограничений авиации. Как отмечают исследователи, любые летательные аппараты вынуждены начинать движение с земли и рано или поздно возвращаться обратно, сталкиваясь со сложным рельефом или неожиданными препятствиями. LEONARDO решает эту проблему за счет управляемых суставов ног, позволяющих ему приземляться под любым углом и в самых сложных пространственных конфигурациях.
🌬️ Испытания ветром: 1296 компьютерных вентиляторов 1:46
Для проверки аэродинамической устойчивости робота в лаборатории используется уникальная экспериментальная установка — гигантская стена из микровентиляторов. Инженеры собрали массив из 1296 обычных компьютерных кулеров, способных генерировать мощный направленный воздушный поток без использования громоздкого закрытого аэродинамического тоннеля. Эта система способна создавать ветер со скоростью от 15 до 20 метров в секунду.
Для визуализации воздушных потоков авторы проекта применяют специальную дым-машину, а поведение робота фиксируется целым комплексом сенсоров, включая инфракрасные камеры, радары и лидары. В ходе тестов Дерек Маллер лично убедился в мощности искусственного урагана. Испытания показали, что LEONARDO значительно стабильнее стандартного квадрокоптера: там, где обычный дрон сносит ветром, робот удерживается на месте благодаря постоянному контакту с опорной поверхностью.
🛹 Скейтборд на масле и внешние возмущения 3:46
Разработчики регулярно подвергают LEONARDO жестким тестам на устойчивость, применяя к нему пертурбации — внешние возмущающие воздействия. Чтобы доказать надежность алгоритмов стабилизации, инженеры провели эксперимент на гладкой маркерной доске, обильно смазанной скользким маслом. Даже при сильных толчках робот не падал, а плавно скользил по поверхности, сохраняя вертикальное положение тела.
Эта способность к балансировке позволила обучить LEONARDO кататься на скейтборде и даже двигаться на нем задом наперед. По признанию инженеров, идея трюка родилась спонтанно: во время горного похода команда увидела около 10 человек, спускавшихся со склона на скейтах. Вернувшись в лабораторию, они купили обычный скейтборд, модифицировали его и успешно провели тесты. По заявлению создателей, езда на скейтборде существенно повышает энергоэффективность платформы:
- Ноги робота используются исключительно для руления и изменения траектории.
- Верхние пропеллеры отвечают за ускорение вперед и назад, минимизируя нагрузку на сервоприводы суставов.
🧗 Слэклайн: предел возможностей систем управления 5:33
Настоящим вызовом для гироскопов и программного обеспечения LEONARDO стала ходьба по слэклайну — слабо натянутой, постоянно провисающей и колеблющейся стропе. Ведущий Veritasium Дерек Маллер лично попробовал удержаться на канате и потерпел полную неудачу, отметив, что без специальной подготовки человеку это сделать практически невозможно.
В отличие от людей, робот демонстрирует поразительную технику балансировки с помощью приставных шагов и синхронизированного вращения роторов. Пропеллеры здесь выполняют функцию широко расставленных рук, которые используют профессиональные канатоходцы для удержания динамического равновесия. Технические параметры системы управления робота выглядят следующим образом:
- Снятие показаний со всех встроенных датчиков и сенсоров происходит с частотой 1000 раз в секунду.
- Бортовой контроллер полностью пересчитывает управляющие сигналы для пропеллеров и суставов ног 200 раз в секунду.
По мнению авторов проекта, именно такая скорость реакций позволяет роботу мгновенно компенсировать колебания каната, тогда как человеческая нервная система имеет временную задержку в несколько секунд, что сильно затрудняет удержание баланса для новичков.
🚀 Межпланетное будущее адаптивных шасси 8:37
Текущая версия LEONARDO — это лишь промежуточный этап развития гибридной технологии. В планах инженерной группы — оснастить робота полноценными механическими манипуляторами, чтобы он мог переносить различные предметы в процессе ходьбы и полета. Однако главная цель авторов простирается далеко за пределы Земли.
Разработчики рассчитывают отправить подобную систему в космос. Поскольку в условиях вакуума или крайне разреженной атмосферы пропеллеры неэффективны, их планируется заменить на импульсные микродвигатели (трастеры). Адаптивное шасси на базе ног может быть интегрировано в конструкцию марсианских вертолетов следующего поколения или перспективных летающих автомобилей. Это позволит исследовательским аппаратам приземляться на самые опасные склоны, скалы и обрывы, а после посадки — продолжать движение пешком.
