Інженери розробили електроннікฟรій робот, який може контролювати умови води

Команда інженерів з університету Дюка розробила новий електроннікฟรій, м’який робот, який може відігравати велику роль у моніторингу екологічних умов у майбутньому. Робот має форму бабки, і він може ковзати по поверхні води, реагуючи на екологічні умови, такі як pH, температура та наявність нафти.

Нова демонстрація принципу була детально описана в журналі Advanced Intelligent Systems 25 березня.

М’які роботи продовжують розвиватися та покращуватися, і вони стають все більш важливими завдяки своїй універсальності. Вони здатні обробляти деликатні об’єкти, такі як біологічні тканини, і можуть поміститися в тісніші простори порівняно з іншими жорсткими роботами.

Шинї Варгі, той, хто відповідальний за ідею, є професором біомедичної інженерії, механічної інженерії та матеріалознавства, а також ортопедичної хірургії в університеті Дюка.

Вардхам Кумас є аспірантом у лабораторії Варгісе та першим автором статті.

“Я отримав електронний лист від Шинї з аеропорту, в якому вона мала ідею створити м’якого робота, який використовує самозцілювальний гідрогель, який її група винайшла в минулому, щоб реагувати та рухатися автономно”, – сказав Кумар. “Але це було все, що було в електронному листі, і я не чув від неї знову протягом днів. Тому ідея трохи зайняла місце в лімбі, поки я не мав достатньо вільного часу, щоб зайнятися цим, і Шинї сказала, що можна починати”.

Самозцілювальний гідрогель

У 2012 році лабораторія Варгісе розробила самозцілювальний гідрогель, здатний реагувати на зміни pH за кілька секунд. Зміна кислотності викликає утворення нових зв’язків у гідрогелі, і це можна скасувати, коли pH повертається до початкового рівня.

Частина нової ідеї Варгісе полягала в тому, щоб використовувати гідрогель на м’якому роботі, щоб дозволити йому рухатися по поверхні води та виявляти зміни pH в різних місцях. Вона шукала спосіб створення такого робота, який буде діяти як автономний екологічний сенсор.

Разом з Унг Хьон Ко, постдокторантом у лабораторії Варгісе, Кумар розробив м’якого робота на основі мухи. Після кількох спроб команда вирішила створити робота у формі бабки, і він був розроблений з мережею внутрішніх мікроканалів, які дозволяють йому керуватися за допомогою повітряного тиску.

Тіло м’якого робота має довжину близько 2,25 дюймів, а його розмах крил – 1,4 дюйма. Його було створено шляхом заливки силікону в алюмінієву форму та випалу. М’яка літографія була використана для створення внутрішніх каналів, які були підключені до силіконових трубок.

https://www.youtube.com/watch?v=bTjZQMvagJ8&t=2s

DraBot

Результатом став м’який робот під назвою DraBot.

“Отримання DraBot для реакції на повітряний тиск за допомогою самозадіювальних механізмів без жодної електроніки було складним завданням”, – сказав Ко. “Це було найскладнішим етапом”.

DraBot контролює повітряний тиск, який надходить у його крила, а потім мікроканали перекидають повітря у передні крила. Воно виходить через отвори, які спрямовані прямо у задні крила. DraBot не рухається, якщо повітряний потік заблокований обома задніми крилами. Однак, якщо обидва крила підняті, він рухається вперед.

Команда також розробила балонні актуатори, щоб забезпечити більш точний контроль, і вони розташовані під кожним із задніх крил біля тіла робота. Коли ці актуатори надуваються, крило загинається вгору, і дослідники можуть керувати рухом робота, змінюючи положення крил.

“Ми були раді, коли змогли контролювати DraBot, але він заснований на живих істотах”, – сказав Кумар. “І живі істоти не просто рухаються самостійно, вони реагують на своє середовище”.

Команда використала самозцілювальний гідрогель, нанесши його на одну пару крил, що зробило DraBot чутливим до змін pH води. Якщо вода надто кисла, одна пара передніх крил з’єднується із заднім крилом, що викликає обертання робота. Після повернення pH до нормального рівня гідрогель повертається до свого початкового стану, і крила знову стають незалежними, що дозволяє DraBot рухатися за командами.

Дослідники також додали матеріали, чутливі до температури, які дозволяють DraBot ковзати по поверхні води та поглинати нафту за допомогою губок. Колір губок змінюється залежно від кольору нафти, а коли вода надто тепла, крила робота також змінюють колір.

Нові розробки можуть допомогти боротися з екологічними проблемами в майбутньому. Наприклад, такий робот може виявляти закислення прісної води, яке впливає на різні геологічно чутливі регіони. Він також може допомогти виявити розливи нафти на ранній стадії або виявити перші ознаки червоного приливу та відбілювання коралів.