Санкт-Петербург

Ключевые слова: робототехника, биомехатроника, биомиметика, компьютерное моделирование, 
робот-улитка. 
Представители класса гастроподов, к которым относятся различные улитки и слизни, 
известны как природные внедорожники, способные перемещаться по поверхностям самой 
разной структуры под различными углами к горизонту. Воспроизведение подобной системы 
перемещения позволит создать сравнительно компактные мехатронные устройства, 
способные преодолевать практически любые препятствия, что может найти свое 
применение, например, при исследовании завалов или других объектов с трудным 
ландшафтом, в которых роботы с более традиционными средствами локомоции окажутся 
неэффективны. 
Записи локомоторной активности улиток Ахатина, сделанные через стеклянную 
поверхность, по которой они ползли, позволили сделать выводы о механике движения ноги 
улитки [1]. Мышцы ноги движутся волнообразно, то расслабляясь, то сокращаясь, создавая 
волну, протекающую от хвоста к голове улитки, тем самым двигая ее вперед. Однако 
ключевой особенностью гастроподов, обеспечивающей им столь завидные локомоторные 
характеристики является вырабатываемый ими секрет – муцин. Именно муцин обеспечивает 
улиткам надежный контакт с поверхностью, по которой они перемещаются. 
Робот, наиболее близко воспроизводящий движения улиток, был разработан в 
Массачусетском технологическом институте в 2003 году и представлял собой пять пластин, 
соединенных друг другом, на каждую из которых со стороны сцепления с поверхностью 
нанесен тонкий слой адгезивной жидкости на базе глицерина. Соединение пластин 
осуществлялось нитиловыми нитями, и все пластины были нанизаны на общую 
направляющую. В ходе движения передняя пластина перемещалась вперед на 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
196 
фиксированное расстояние, а все остальные пластины попеременно подтягивались к ней [2]. 
Очевидно, что такая конструкция сделана лишь в качестве демонстрации принципиальной 
возможности перемещения по наклонным поверхностям за счет использования адгезивных 
соединений и не годится для полевого использования с резкими перепадами углов 
поверхности. 
Еще одно мехатронное устройство, представляющее интерес в рамках данной темы – 
робот SAW [3] – одноактуаторный робот, перемещающийся за счет вращения спирали и 
создания пропелляционной синусоидальной волны, а для регулирования направления 
движением использует одно колесо. Его устройство подтверждает принципиальную 
возможность перемещения улиток по горизонтальным поверхностям исключительно за счет 
волнообразного движения мышц ноги без использования муцина. Впрочем, конструкция 
данного робота не подразумевает каких-либо технических решений для перемещения по 
наклонным поверхностям, что ограничивает его локомоторные характеристики по 
сравнению с настоящими улитками. 
Еще ряд технических устройств носят названия робот-улитка, однако их конструкция 
не имеет ничего общего с принципами локомоции гастроподов. 
В результате данной работы было предложено биомиметическое решение адаптации 
принципов перемещения улиток. Для воспроизведения волнообразного движения ноги 
улитки используется массив пластин из ABS-пластика нанизанных на металлическую 
спираль, при вращении которой прилегающая к поверхности сторона робота создает 
синусоидальную волну (рис. 1). Для управления направлением движения (вправо-влево) 
таких массивов два, и на каждый массив для вращения спирали приходится один 
электродвигатель постоянного тока. 
а 
б 
Рис. 1. Формирование волнообразного движения: изометрия (а); вид сбоку (б) 
Для того чтобы робот мог подниматься на препятствия с резкими перепадами угла, его 
передняя часть имеет возможность подниматься с помощью сервоприводов, установленных 
на корпусе. Передача вращательного движения из тела робота в голову осуществляется с 
помощью фрикционных муфт (рис. 2). 
В качестве муцина в рамках модели предложено использование 95% раствора 
глицерина. Выбор сделан на основе расчета свойств вязкого трения, требуемого для 
удержания мехатронного устройства на вертикальной поверхности, а также исходя из 
факторов доступности и цены материала. На практике же при создании опытного образца 
предполагается проведение экспериментов с другими жидкостями, в том числе 
неньютоновскими. 
Для хранения муцина на корпусе робота установлен контейнер, который с помощью 
поливинилхлоридных шлангов соединен через соленоидный поршневой насос с передней