Инженеры создали робота, который может двигаться как гусеница

Исследователи-инженеры из Университета Торонто разработали крошечного робота, который может двигаться подобно гусенице. Эта новая технология может повлиять на различные отрасли, включая авиацию и умную технологию.

Исследование было опубликовано в Scientific Reports.

Группа исследователей-инженеров включает профессора Хани Нагиба. Команда фокусируется на умных материалах, особенно на электротермальных актуаторах (ETA). ETA – это устройства, изготовленные из определенных полимеров, которые могут быть запрограммированы так, чтобы они физически реагировали на электрические или термические изменения. Их можно запрограммировать так, чтобы они имитировали мышечные рефлексы, и они могут физически реагировать на температуру, сжимаясь в холоде и расслабляясь при тепле.

Профессор Нагиб и команда инженеров используют эту новую технологию в робототехнике, и они разрабатывают мягких роботов, которые могут ползать и сворачиваться как гусеница. Другой областью, где они будут важны, является производственная промышленность. Мягкие роботы могут заменить некоторые металлические роботы, существующие сейчас.

“Сейчас роботы, которые вы найдете в промышленности, тяжелые, твердые и ограждены от рабочих на заводском полу, потому что они представляют опасность для безопасности”, – объясняет Нагиб.

“Но производственная промышленность модернизируется, чтобы удовлетворить спрос. Все больше и больше внимания уделяется включению взаимодействия человека и робота”, – говорит он. “Мягкие, адаптируемые роботы могут использовать это сотрудничество”.

Изучение реагирующих материалов существует уже давно, но группа инженеров открыла новый способ программирования их, чтобы получить движения робота-гусеницы.

По словам аспиранта и ведущего автора статьи, Ю-Чена (Гэри) Суна, “Существующие исследования документируют программирование ETA из плоского состояния покоя. Формо-программируемость двумерной структуры ограничена, поэтому ответ представляет собой только изгиб”.

Команда использовала термически-индуцированный, стресс-релаксационный и отверждаемый метод, чтобы создать ETA с трехмерным состоянием покоя. Это открывает целый новый набор возможных форм и движений.

“Что также ново, так это мощность, необходимая для индукции движения гусеницы. Наша более эффективна, чем все, что существовало в исследовательской литературе до сих пор”, – говорит Сун.

По словам профессора Нагиба, это новое направление робототехники может полностью революционизировать многие отрасли, включая безопасность, авиацию, хирургию и носимую электронику.

В ситуациях, когда люди могут быть в опасности – утечка газа или пожар – мы могли бы оснастить ползущего робота датчиком для измерения вредной среды”, – объясняет Нагиб. “В аэрокосмической промышленности мы могли бы увидеть умные материалы как ключ к следующему поколению самолетов с морфными крыльями”.

Первые применения, вероятно, будут в области носимой технологии.

“Мы работаем над применением этого материала к одежде. Эта одежда могла бы сжиматься или расслабляться на основе температуры тела, что могло бы быть терапевтическим для спортсменов”, – говорит Нагиб. Команда также изучает, могут ли умные одежды быть полезны для травм спинного мозга.

Команда исследователей теперь будет работать над тем, чтобы сделать реагирующее ползущее движение быстрее, и они будут фокусироваться на новых конфигурациях.

“В этом случае мы обучили его двигаться как червь”, – говорит он. “Но наш инновационный подход означает, что мы могли бы обучить роботов имитировать многие движения – как крылья бабочки”.