Четырёхногий робот по имени RAIBO2 смог пройти полную марафонскую дистанцию на одном заряде батареи. Забег состоялся в Южной Корее два года назад на холмистой трассе общего пользования. Робот преодолел 42,2 километра и финишировал в рамках 22-го ежегодного марафона Sangju Dried-Persimmon Marathon. Разработчики утверждают, что это первый четвероногий робот, завершивший официальный забег марафонской длины без остановки на подзарядку. Таких роботов часто называют «роботами-собаками», поскольку движение суставов передних и задних конечностей напоминает походку псовых.
Научная группа описала результаты этого достижения, показанного 17 ноября 2024 года, в исследовании, опубликованном 23 сентября в журнале Nature. Робот финишировал за 4 часа 19 минут. Его забег стал серьёзной проверкой в реальных условиях: машина двигалась вместе с людьми по трассе с двумя подъёмами высотой 50 метров и уклонами до 10 градусов. По словам учёных, такие градиенты повышали нагрузку на энергетические ресурсы робота и испытывали на прочность систему управления батареей.
Ранее RAIBO2 уже проходил маршрут длиной 43 километра по ровному легкоатлетическому полю с GPS-навигацией, затратив на это 4 часа 40 минут на одном заряде. Однако более ранняя попытка марафона по неровной местности в соперничестве с другими участниками была прервана примерно на 37-м километре из-за разряда батареи. Разработчики частично объяснили неудачу частыми изменениями темпа, когда робот пытался подстроиться под скорость бегущих рядом людей.
Чтобы исправить ситуацию, команда увеличила ёмкость батареи робота на 33% и доработала систему управления, в том числе внедрив регулировку жёсткости суставов в приводе. Это позволило машине смягчать ногу при поглощении удара или, наоборот, делать стабильный сильный толчок. После изменений RAIBO2 увеличил максимальный запас хода до 67 километров на одном заряде, правда, на прямых участках. Другим важным показателем стал общий расход энергии на перемещение — величина, отражающая затраты энергии на движение тела на заданное расстояние, где меньшие значения означают меньший расход. У RAIBO2 этот показатель составил 0,25 против человеческого ориентира 0,37. По словам исследователей, их машина стала первым четвероногим роботом, превзошедшим этот рубеж.
Такую эффективность команда связывает с рядом оптимизаций программного и аппаратного обеспечения RAIBO2. Особенно важными оказались лёгкие механические компоненты, способные передавать кинетическую энергию от суставов с минимальными потерями. Также сыграли роль схема управления двигателем с низкими потерями и программная политика передвижения, специально настроенная на ограничение энергозатрат. Систему обучали в симуляционной среде RaiSim, включающей модели склонов, лестниц и обледенелых дорог.
Как и многие электромобили, RAIBO2 может частично восполнять заряд батареи, улавливая кинетическую энергию, особенно при движении под уклон. Это позволяет компенсировать часть энергии, расходуемой на подъёмы, хотя не устраняет дополнительных затрат на холмистой местности. По словам разработчиков, запас хода RAIBO2 на одном заряде более чем в три раза превышает показатели существующих четвероногих роботов, а общая ёмкость батареи составляет 2016 ватт-часов. Именно благодаря увеличению ёмкости команда теперь оценивает возможный дополнительный пробег робота в 25 километров сверх марафонской дистанции — до 67 километров. Такая выносливость может расширить применение четвероногих роботов там, где колёсные модели бесполезны. Например, они могут пригодиться в зонах бедствий и горных районах, где достаточно мобильный и выносливый робот способен переносить камеры, датчики или средства связи по неровной поверхности.