Сборная концепция: робот-гусеница смонтировал сам себя
Инженеры из Принстона и Государственного университета Северной Каролины (NCSU), США, объединили древнее искусство складывать бумагу (оригами) и современное материаловедение. И всё ради создания мягкого робота, который сможет с лёгкостью изгибаться и петлять в лабиринтах.
Мягкими роботами сложно управлять, поскольку рулевая составляющая обычно снижает гибкость устройства. Новая конструкция решает эти проблемы, так как система рулевого управления непосредственно стала частью корпуса, объяснил Туо Чжао, аспирант Принстонского университета.
Статью об этом достижении под названием «Модульные роботы-оригами с несколькими степенями свободы и перепрограммируемым электротермическим приводом» опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences («Труды Национальной академии наук»). Исследователи описали, как создавали робота из модульных цилиндрических сегментов. Конструкция позволяет гибкому роботу ползти и вперёд, и назад, подбирать грузы и группироваться в более длинные единицы.
— выдержка из научной статьи.
Чжао сказал, что способность робота состыковываться и разъединяться на ходу позволяет системе работать и как единой конструкции, и как рою из нескольких устройств.
Глаучио Паулино, заведующий лабораторией из Принстонского института материалов, добавил, что новый робот функционирует за счёт электротермического привода и адаптируемых нагревателей. Учёный заявил, что это очень многообещающая технология для создания роботов, способных расти, чинить самих себя и адаптироваться к среде.
Исследователи начали проект с создания цилиндрических сегментов, которые складываются и раскладываются по шаблону Креслинга. Такая схема оригами позволяет каждому сегменту складываться в плоский диск и разворачиваться обратно в цилиндр. Эта же возвратно-поступательная способность позволяет роботу ползти и менять направление. Частично складывая секцию, изобретатели придают сегменту робота боковой изгиб. Сочетая несколько изгибов, робот меняет направление по мере продвижения вперёд.
Одним из наиболее сложных аспектов работы оказалась разработка механизма для управления сгибами. Исследователи из NCSU нашли решение. Они использовали два материала — жидкокристаллический эластомер и полиимид, которые по-разному сжимаются и расширяются при нагревании. А затем присоединили тонкие полоски из них вдоль складок шаблона Креслинга.
Исследователи также применили тонкий растягивающийся нагреватель из серебряной нанопроволоки вдоль каждого сгиба. Электроток, подаваемый на нагреватель нанопроволоки, повышает температуру контрольных планок, и из-за разницы расширений двух материалов на полоске образуется складка. Верно подобрав силу электротока и материалы в нужных местах, исследователи могут точно контролировать сгибание, то есть управлять движениями робота.
Профессор NCSU Ен Чжу отметил, что серебряная нанопроволока — отличный материал для изготовления растягивающихся проводников, которые являются строительными блоками для множества электронных устройств, включая нагреватели с заданными свойствами. Применимо к изобретению растягивающийся нагреватель служит в качестве механизма для сгибания и складывания. Причём удалось добиться локализованного, резкого сгибания для приведения в действие схемы оригами.
Исследователи заявили, что текущая версия робота имеет ограниченную скорость, и они работают над увеличением возможностей в последующих поколениях.
Туо Чжао отметил, что исследователи также планируют поэкспериментировать с различными формами и шаблонами оригами, чтобы улучшить и скорость, и рулевое управление.
Мягкими роботами сложно управлять, поскольку рулевая составляющая обычно снижает гибкость устройства. Новая конструкция решает эти проблемы, так как система рулевого управления непосредственно стала частью корпуса, объяснил Туо Чжао, аспирант Принстонского университета.
Статью об этом достижении под названием «Модульные роботы-оригами с несколькими степенями свободы и перепрограммируемым электротермическим приводом» опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences («Труды Национальной академии наук»). Исследователи описали, как создавали робота из модульных цилиндрических сегментов. Конструкция позволяет гибкому роботу ползти и вперёд, и назад, подбирать грузы и группироваться в более длинные единицы.
Концепция даёт представление о будущих мягких роботах, которые смогут наращиваться, ремонтироваться и развивать новые функции
— выдержка из научной статьи.
Чжао сказал, что способность робота состыковываться и разъединяться на ходу позволяет системе работать и как единой конструкции, и как рою из нескольких устройств.
Глаучио Паулино, заведующий лабораторией из Принстонского института материалов, добавил, что новый робот функционирует за счёт электротермического привода и адаптируемых нагревателей. Учёный заявил, что это очень многообещающая технология для создания роботов, способных расти, чинить самих себя и адаптироваться к среде.
Исследователи начали проект с создания цилиндрических сегментов, которые складываются и раскладываются по шаблону Креслинга. Такая схема оригами позволяет каждому сегменту складываться в плоский диск и разворачиваться обратно в цилиндр. Эта же возвратно-поступательная способность позволяет роботу ползти и менять направление. Частично складывая секцию, изобретатели придают сегменту робота боковой изгиб. Сочетая несколько изгибов, робот меняет направление по мере продвижения вперёд.
Одним из наиболее сложных аспектов работы оказалась разработка механизма для управления сгибами. Исследователи из NCSU нашли решение. Они использовали два материала — жидкокристаллический эластомер и полиимид, которые по-разному сжимаются и расширяются при нагревании. А затем присоединили тонкие полоски из них вдоль складок шаблона Креслинга.
Исследователи также применили тонкий растягивающийся нагреватель из серебряной нанопроволоки вдоль каждого сгиба. Электроток, подаваемый на нагреватель нанопроволоки, повышает температуру контрольных планок, и из-за разницы расширений двух материалов на полоске образуется складка. Верно подобрав силу электротока и материалы в нужных местах, исследователи могут точно контролировать сгибание, то есть управлять движениями робота.
Профессор NCSU Ен Чжу отметил, что серебряная нанопроволока — отличный материал для изготовления растягивающихся проводников, которые являются строительными блоками для множества электронных устройств, включая нагреватели с заданными свойствами. Применимо к изобретению растягивающийся нагреватель служит в качестве механизма для сгибания и складывания. Причём удалось добиться локализованного, резкого сгибания для приведения в действие схемы оригами.
Исследователи заявили, что текущая версия робота имеет ограниченную скорость, и они работают над увеличением возможностей в последующих поколениях.
Туо Чжао отметил, что исследователи также планируют поэкспериментировать с различными формами и шаблонами оригами, чтобы улучшить и скорость, и рулевое управление.
- Дмитрий Ладыгин
- pnas.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Защитника замка словно пропустили через мясорубку: ученые воссоздали действие супероружия XIV века
Почему историки говорят, что это было даже не война, а технологическое шоу?...
Еще одна тайна Туринской плащаницы: лазер «проявил» то, что скрывалось веками
Почему сейчас ученые уверены: в момент воскрешения Христа изображения на ткани еще не было?...
Удивительная суперспособность помогла человечеству пережить последний ледниковый период
Ученые говорят: древние люди даже не дрожали от холода. Но как это у них получалось?...
Энергетическая революция отменяется? Ученые рассказали, как водород убивает современные турбины
Топливо будущего оказалось с таким опасным подвохом, что в пору от него отказаться...
На первом месте из 500: названы самые опасные в плане радиации профессии
С виду безобидные и престижные специальности оказались опаснее работы рядом с реактором или рентгеновским аппаратом...
Жизнь на Венере или хитрая афера: кому в 2020 году понадобилось запускать ракету на соседнюю планету?
Самое поразительное в этой истории то, что главный вопрос в ней так и остался открытым...
Был ли император Петр татарином по матери: что говорят документы и ученые?
Эта история имела продолжение: впоследствии родственники царя оказались еще… и «германцами»...
Небо зеленого цвета: почему ученые считали народы Севера «цветовыми инвалидами»?
И как так вышло, что сейчас у северян с цветовосприимчивостью все замечательно?...
Проект A119: как Америка хотела бороться за мир во всем мире... ядерной бомбардировкой Луны
Почему же эта сверхамбициозная программа в итоге была отменена и что напугало в ней американских генералов?...
Об этой проблеме не говорят вслух на орбите, но теперь ученые смогут помочь космонавтам
Эксперты говорят: если не исправить сложившуюся ситуации, то о полетах на Марс и дальше можно забыть...
Самый популярный авиалайнер оказался «дырявым»: Boeing-737 взломали за одну минуту «монеткой»
Оказалось, что некоторые устройства в самолете не менялись… еще с прошлого века...