Исследователи из Колумбийского университета представили прототип самовосстанавливающегося робота, способного самостоятельно расти, ремонтироваться и модернизироваться за счёт внешней среды или компонентов других роботов. Разработка открывает путь к созданию полностью автономных машин, не нуждающихся в обслуживании человеком. Результаты опубликованы 16 июля в журнале Science Advances.

«Метаболизм роботов»: принцип, вдохновлённый биологией

В основе технологии лежит концепция, которую учёные назвали "метаболизмом роботов". Она предполагает, что машины смогут не только принимать решения, но и физически поддерживать свою работоспособность, используя доступные ресурсы. Исследование возглавил профессор инженерии Филипп Мартин Видер, который сравнивает поведение этих машин с биологической жизнью.

«Биологические организмы умеют адаптироваться, восстанавливаться и использовать окружающие ресурсы. Мы пытаемся научить роботов делать то же самое», — поясняет Видер.

Как работает робот-каннибал

Разработка состоит из модульных элементов — так называемых ферменных звеньев, представляющих собой шестигранные удлиняющиеся стержни с магнитными соединениями. Эти элементы можно собирать, разбирать и перестраивать, формируя всё более сложные структуры.

Эксперименты проходили в контролируемой среде. Учёные задали роботу два ключевых правила:

1. Робот может расти только за счёт собственных модулей или аналогичных компонентов других машин.

2. Единственные доступные ресурсы — материалы и энергия.

В ходе испытаний робот изначально собрался в двумерную форму, затем начал интегрировать дополнительные модули, превратившись в трёхмерную структуру — тетраэдр. Он смог передвигаться по неровной поверхности, используя дополнительные элементы как опору. Такой подход позволил роботу адаптироваться к условиям, самостоятельно восстанавливая или улучшая свою конструкцию.

Зачем нужны такие машины

По мнению разработчиков, роботы нового поколения смогут выполнять сложные задачи в условиях, где участие человека ограничено или невозможно. Среди потенциальных сфер применения:

• устранение последствий стихийных бедствий,

• работы в условиях полного отсутствия инфраструктуры,

• исследование космоса и других экстремальных сред.

Заведующий кафедрой машиностроения Ход Липсон подчёркивает, что большая часть современных роботов имеет жёсткие, статичные тела, неспособные к адаптации. Биологические организмы, напротив, обладают модульной природой, что позволяет им расти и перестраиваться. Липсон уверен: машины тоже должны научиться использовать и переиспользовать элементы других систем, чтобы сохранять автономность.

«Всё больше задач передаётся роботам — от транспорта и производства до обороны и космоса. Кто будет их обслуживать? Ответ очевиден: роботы должны заботиться о себе сами», — подчёркивает учёный.

Роботы будущего: шаг к полной автономии

На сегодняшний день учёные работают с прототипами, но уже в ближайшее время планируют уменьшить размеры модулей и проверить, насколько технология будет эффективна в масштабируемых системах. Также ведётся поиск партнёров, готовых внедрять подобные решения в робототехнику промышленного или исследовательского уровня.

Ключевой вывод

Разработка самообслуживающихся и самовосстанавливающихся роботов, способных использовать ресурсы окружающей среды или компоненты других машин, — это шаг к новому поколению умных, адаптивных и автономных устройств, не зависящих от человека. Подобные технологии могут изменить принципы проектирования роботов, особенно для экстремальных или удалённых условий эксплуатации.