Использование высокодинамичных бистабильных (то есть с двумя состояниями) мягких приводов обеспечивает разнообразную двигательную активность (локомоцию). Многие животные способны плавно переходить от ходьбы, прыжков, ползания и плавания, не требуя обширных настроек или перенастройки. А вот большинство роботов — нет. Однако исследователя из CMU это удалось.
Природа вдохновила нас на разработку робота, который может выполнять различные задачи и адаптироваться к окружающей среде без добавления приводов или усложнения. Наш бистабильный привод прост, стабилен и долговечен и закладывает основу для будущей работы над динамичной и изменчивой мягкой робототехникой
— Динеш Патель, аспирант Лаборатории морфинга материи в Институте взаимодействия человека и компьютера Школы компьютерных наук.
Бистабильный привод напечатали из мягкой резины на 3D-принтере. Механизм содержит пружины с памятью формы, которые сокращаются от электротока, изгибая привод. Команда использовала это бистабильное движение для изменения привода или формы робота. Изменив форму, робот стабилен до тех пор, пока другой электрический заряд не вернёт ему прежнюю конфигурацию.
Профессор кафедры машиностроения инженерного колледжа CMU Кармел Маджиди сказал, что повторение того, как животные переходят от ходьбы к плаванию, от ползания к прыжкам, является грандиозной задачей для биоинженерной и мягкой робототехники.
Например, один робот, созданный командой, имеет четыре изогнутых привода, прикреплённых к углам корпуса размером с мобильный телефон, состоящего из двух бистабильных приводов. На суше изогнутые приводы действуют как ноги, позволяя роботу ходить. В воде бистабильные приводы изменяют форму, становясь винтами, чтобы робот мог плыть.
Создание робота с отдельными системами для каждой среды, увеличивает сложность и вес. Но исследователи задействовали одну и ту же систему для обеих сред, суши и воды, чтобы создать эффективного робота, прокомментировал Сяонань Хуан, доцент кафедры робототехники Мичиганского университета и бывший аспирант Маджиди.
Команда инженеров создала и двух других роботов. Один может ползать и прыгать, а другой вдохновлён гусеницами и мокрицами, которые могут и ползать, и катиться колобком.
Приводам требуется всего сто миллисекунд электрического заряда, чтобы изменить свою форму, причём они надёжные и крепкие. Учёные катались по одному из приводов на велосипеде и сотни раз меняли форму трансформеров, чтобы продемонстрировать их долговечность.
В будущем такие роботы пригодятся спасателям, для мониторинга окружающей среды, гибкой электроники и средств связи.
