Робот-червь спешит на помощь
Дорогу в будущее российской геологоразведки пробивает робот Уральского федерального университета (УрФУ). Гео-червю отрыты пути туда, куда никогда не доберется ни одна буровая установка, не пролезет ни один человек. Эта инновация, запатентованная учеными УрФУ, является ключом к более эффективной и безопасной разведке кладовых страны.
Форму взяли у природы
Громоздкий металл – это затратно, опасно, трудоемко. Нужно признать, что прежние технологические решения лишены элегантности. На смену прежней парадигме разработки недр приходит уральский робот: гибкая биомиметическая система. Его тело, построенное на основе изучения природных систем, состоит из упругих сегментов, покрытых микроскопическими щетинками.
Но главный козырь разработки – магнитострикционные приводы. Эти умные материалы (часто на основе сплавов терфенола-D) работают как искусственные мышцы: под действием магнитного поля они мгновенно деформируются – укорачиваются или изгибаются. Последовательно активируя эти "мышцы" в разных сегментах, робот воспроизводит волнообразное движение настоящего червя, буквально протискиваясь сквозь плотный грунт, щебень или трещины в скальной породе. Робот-спелеолог не боится обвалов и не требует страховочной веревки. Его стихия – сама земля.
Значимость разработки выходит за рамки академического интереса
До 70% перспективных месторождений РФ находятся в регионах с экстремальной геологией – на Урале, в Сибири, на Крайнем Севере. Традиционная разведка там сложна, опасна и дорога (может достигать 15-20% от общих затрат на освоение месторождения). Миниатюрный червь способен снизить затраты для компаний и риски для персонала.
Робот способен проникать в зоны потенциальных обвалов или неустойчивых грунтов, куда послать человека смертельно опасно. Он оснащается датчиками (георадар, сейсмоакустика, химические сенсоры), передавая данные о структуре пород и потенциальных залежах в реальном времени.
Нужно признать, что в сфере мягкой робототехники – прорывном направлении мировых технологий - Россия пока лидером не является. Успех УрФУ – важный шаг в развитии компетенций в создании адаптивных, энергоэффективных и безопасных для взаимодействия роботов. Магнитострикция – это «хайповая» альтернатива пневматике или гидравлике в мягких роботах, которая дает высокую скорость реакции и точность управления.
Немаловажно, что разработка стимулирует прогресс в создании новых «умных» материалов и микроэлектронных компонентов в РФ.
Не один в поле
УрФУ не открыл Америку, хотя и создал «червя» с российской спецификой. Мировые аналоги развиваются бурно. В этом году Университет Южной Дании создал также мягкого робота-червя для спасательных операций в завалах. Движется он, правда, на основе пневматического принципа.
Еще более интересен подход Корнеллского университета (США). Его гибрид «червя и медузы» на гидравлических аккумуляторах сместил фокус на энергоэффективность.
4-сантиметровый микробот GeiwBot, жидкокристаллические эластомеры которого реагируют на свет, очевидно, будет применяться в хирургии. Данная разработка принадлежит университету Ватерлоо в Канаде и была обнародована в 2023 году.
В институте интеллектуальных систем Макса Планка в Штутгарте были созданы мини-роботы для мониторинга загрязнений в водоемах. Размером с кредитную карту, снабженные плавниками, они имитируют ход ленточных червей.
Пока за рубежом роботы учатся плавать, уральская новинка готовится к суровой работе в граните и базальте.
Мягкая надежда
Основной ценностью данной разработки является демонстрация способности российских ученых создавать конкурентоспособные решения на острие мировой робототехники в нише "мягких" систем.
В перспективе может быть оптимизирована привычная геологоразведка. Сфера инновационных материалов, а также микроэлектроники и ИИ для роботов получат дополнительное стимулирование.
На данном этапе важно не обманываться: прототипу требуется серьезная доработка для усиления проходимости в разных типах пород. Требуется интеграция более совершенных датчиков, отработка систем связи под землей. Ключевой вопрос масштабирования разработки: сможет ли «червь» нести достаточный для серьезной разведки набор оборудования и работать на значительной глубине? Помимо этого, предстоит ответить на важный вопрос: какие альтернативные источники энергии или миниатюрные топливные элементы смогут обеспечить потребности работы робота. Ведь о серьезном внедрении можно вести речь тогда, когда удастся запустить в недра нескольких «червей», держащих контакт друг с другом и управляемых централизованно. Но это – вопрос времени, так как управление червями-роботами очень приближено к процессу управления любыми беспилотниками.
Экзотический вид инновации привлекает внимания отраслевых аналитиков. В этом кейсе рынок видит воплощение отечественной инженерной мысли в области адаптивной робототехники. Если он успешно пройдет путь от лабораторного образца до работающего инструмента геологов – это станет серьезным аргументом в пользу высокотехнологичного будущего российской добывающей отрасли. Пока же ему предстоит доказать, что он не просто умеет ползать, а может принести реальную пользу глубоко под землей, где его ждет самый строгий экзаменатор – сама природа.
Иногда инновации движутся не семимильными шагами, а упорными волнообразными толчками. Может быть, именно такие «кротовые норы» в прямом и переносном смысле откроют России доступ к новым богатствам ее недр.
