Физики сделали прорыв в следующем поколении роботов, способных менять форму

Команда физиков из Университета Бата открыла новый способ покрытия мягких роботов материалами, которые позволяют им двигаться и функционировать более эффективно. Этот новый прорыв приведет к следующему поколению роботов, способных менять форму.

Исследование было опубликовано в научном журнале Science Advances.

Крупный прорыв в области активной материи

По словам авторов исследования, новый прорыв в области «активной материи» может стать важным поворотным моментом в проектировании роботов. Если эта концепция будет разработана дальше, эксперты смогут в конечном итоге определить форму, поведение и движение мягкого твердого тела путем контролируемой человеческой деятельности на его поверхности, а не его естественной упругости.

Поверхность большинства мягких материалов сжимается в сферу, подобно тому, как вода собирается в капли. Это происходит из-за того, что поверхность жидкостей и других мягких материалов естественным образом сжимается до наименьшей возможной поверхности. Однако активная материя может быть разработана так, чтобы не следовать этому шаблону.

Используя эти методы и активную материю, эксперты надеются, что следующее поколение машин будет состоять из многих отдельных активных единиц, которые будут работать вместе, чтобы определить движение и функционирование машины. До этого момента эти машины были управляемы центральным контроллером. Новый дизайн похож на то, как функционируют наши собственные биологические ткани.

Проектирование новых мягких машин

Ученые могут использовать этот дизайн для создания мягких машин с руками, состоящими из гибких материалов, приводимых в действие роботами, расположенными на поверхности материалов. Другой возможностью является изменение размера и формы капсул для доставки лекарств путем покрытия поверхности наночастиц активным и реактивным материалом.

По словам доктора Джека Биниша, первого автора исследования, одним из наиболее интересных аспектов нового развития является то, что оно бросает вызов нашему взгляду на «знакомые правила природы».

«Активная материя заставляет нас смотреть на знакомые правила природы — правила, такие как тот факт, что поверхностное натяжение должно быть положительным, — в новом свете. Видеть, что происходит, если мы нарушаем эти правила, и как мы можем использовать результаты, — это интересное место для проведения исследований», — говорит доктор Биниш.

Доктор Антон Суслов — соответствующий автор исследования.

«Это исследование является важным доказательством концепции и имеет много полезных последствий. Например, будущая технология может производить мягких роботов, которые намного более мягкие и лучше подходят для подбора и манипулирования деликатными материалами», — говорит доктор Суслов.

Исследователи разработали теорию и симуляции для описания трехмерного мягкого твердого тела с поверхностью, испытывающей активные напряжения. Результаты показали, что активные напряжения расширяют поверхность материала и тянут твердое тело, что вызывает глобальное изменение формы. Форма, принимаемая твердым телом, может затем быть изменена путем изменения упругих свойств материала.

Команда исследователей теперь намерена применить этот принцип для проектирования более конкретных роботов и глубже изучить коллективное поведение и то, что происходит, когда несколько активных твердых тел упаковываются вместе.