Если вы создаете маленького робота, который может исследовать узкие пространства, было бы хорошо, если бы это устройство также могло пробираться через узкие щели. Экспериментальный новый робот может сделать именно это, подражая гусенице.
Робот с мягким телом длиной 9 см разрабатывается в Университете штата Северная Каролина командой под руководством профессора Йонг Чжу (Yong Zhu).
Он смоделирован по образцу гусеницы Огнёвки крапивной большой (лат. Pleurotya Ruralis). Как и другие гусеницы, эта двигается вперед или назад, последовательно скручивая сегменты своего тела — завиток тела движется либо спереди назад, либо сзади наперед. И в то время как гусеница использует для этого свои мышцы, робот использует нагреватели из нанопроволоки.
Его тело состоит из двух сложенных друг на друга слоев разных полимеров: верхний расширяется при нагревании, а нижний сжимается при нагревании. В верхний слой встроена сеть серебряных нанопроволок с несколькими ведущими точками по всей длине робота.
Когда в любую из этих точек подается электрический ток, нанопроволоки в этой области нагреваются, тем самым нагревая полимер вокруг них. Это заставляет тело робота скручиваться вверх только в этой области. Таким образом, последовательно применяя ток к нескольким соседним ведущим точкам, можно создать завиток, который спускается по телу в любом направлении.
«Мы продемонстрировали, что робот-гусеница способен тянуть себя вперед и отталкиваться назад», — сказал научный сотрудник Шуан Ву (Shuang Wu), первый автор исследования. «В целом, чем больший ток мы подавали, тем быстрее он двигался в любом направлении. Однако мы обнаружили, что существует оптимальный цикл, который дает полимеру время остыть, позволяя «мышцам» расслабиться, прежде чем снова сокращаться».
Выборочно активировав нагреватели из нанопроволоки в передней и задней части робота, исследователи смогли провести его через зазор длиной 30 мм и высотой всего 3 мм. Как это делает робот, можно увидеть на видео ниже.
«Этот подход к управлению движением мягкого робота отличается высокой энергоэффективностью, и мы заинтересованы в изучении способов сделать этот процесс еще более эффективным», — сказал Чжу. «Дополнительные следующие шаги включают интеграцию этого подхода в передвижение мягких роботов с датчиками или другими технологиями для использования в различных приложениях, таких как поисково-спасательные устройства».
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале Science Advances.
Роботизированная гусеница Университета штата Северная Каролина. Видео: New Atlas.
Источник: North Carolina State University.
