Роботи, натхненні комахами, контролюють складне середовище

Дослідники з Університету Піттсбурга розробили крихітних роботів, натхненних комахами, яких можна використовувати в складних і тісних середовищах, важкодоступних для людей. 

Нове дослідження під назвою «Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility» було опубліковано в журналі Передові технології матеріалів. 

Зображення та оцінка навколишнього середовища

Цзюньфен Гао є аспірантом промислового будівництва в Школі інженерії Swanson. Він керував роботами над нещодавно розробленими роботами. 

«Цих роботів можна використовувати для доступу до обмежених зон для отримання зображень або оцінки навколишнього середовища, взяття проб води або проведення структурної оцінки», — сказав Гао. «Усюди, де ви хочете отримати доступ до обмежених місць, куди може потрапити помилка, а людина ні, ці машини можуть бути корисними».

Це ще один приклад того, як дослідники шукають натхнення у природи для створення сучасних мікроботів. Крихітні істоти, як-от креветки-богомоли та блохи, можуть маневрувати поверхнями енергоефективнішим способом, ніж повзання, покладаючись на імпульсивні рухи. Потім ці рухи були відтворені в нових роботах із полімерного штучного м’яза.

Раві Шанкар є професором промислового будівництва в Пітті. Він керує лабораторією, яка проводила нове дослідження.

«Це схоже на те, щоб зарядити стрілу в лук і вистрілити нею — роботи чіпляються, щоб накопичити енергію, а потім імпульсивно випускають її, щоб стрибнути вперед», — сказав Шанкар. «Зазвичай штучні м’язи, з якими ми працюємо, працюють досить повільно. Нас привернуло питання: «Як взяти цей штучний м’яз і використати його для генерації стрибка, а не повільного спрацьовування?» 

Повертаючись до молекулярного порядку та геометрії

Щоб відповісти на це питання, команда розглянула молекулярний порядок і геометрію. 

Мохсен Табрізі є аспірантом промислового будівництва в Школі Суонсона та співавтором дослідження. 

«Вигнута композитна форма полімерного м’яза дозволяє йому нарощувати енергію, коли він працює. Те, як молекули вирівнюються в м’язі, черпає натхнення у природному світі, де їх комбінована активація вбудовує енергію в структуру», – сказав Тебрізі. «Це досягається за допомогою не більше ніж кількох вольт електроенергії».

Роботи розміром з крикет створені як універсальні та легкі, тому вони можуть маневрувати рухомими поверхнями, наприклад піском. Вони можуть виконувати ці рухи так само легко, як і на твердих поверхнях. Найбільш вражаюче те, що роботи можуть стрибати по воді. 

У дослідженні також брав участь співавтор Арул Клемент.