Фізики роблять наступне покоління роботів, які можуть змінювати форму

Команда фізиків з Університету Бата відкрила новий спосіб покриття м’яких роботів матеріалами, які дозволяють їм рухатися і функціонувати більш ефективно. Ця нова розробка призведе до створення наступного покоління роботів, які можуть змінювати форму.

Дослідження було опубліковано в науковому журналі Science Advances.

Основний прорив у сфері активної матерії

За словами авторів дослідження, цей новий прорив у сфері «активної матерії» може стати важливим поворотним моментом у проектуванні роботів. Якщо цю концепцію розвинути далі, експерти зможуть визначити форму, поведінку і рух м’якої твердої речовини за допомогою людської діяльності на її поверхні, а не її природної пружності.

Поверхня більшості м’яких матеріалів звужується у сферу, подібно до того, як вода утворює краплі. Це відбувається через те, що поверхня рідин і інших м’яких матеріалів природно звужується до найменшої можливої поверхні. Однак активна матерія може бути спроектована так, щоб не слідувати цьому шаблону.

За допомогою цих технік і активної матерії експерти сподіваються, що наступне покоління машин буде виготовлено з багатьох окремих активних одиниць, які працюють разом, щоб визначити рух і функціонування машини. До цього часу ці машини керувалися центральним контролером. Нова конструкція схожа на те, як працюють наші біологічні тканини.

Проектування нових м’яких машин

Учені можуть використати цю конструкцію, щоб створити м’які машини з руками, виготовленими з гнучких матеріалів, які рухаються за допомогою роботів, розташованих на поверхні матеріалів. Інша можливість полягає у зміні розміру і форми капсул для доставки ліків шляхом нанесення на поверхню наночастинок активної і реактивної речовини.

За словами доктора Джека Біньяша, першого автора дослідження, одним з найцікавіших аспектів нової розробки є те, що вона змінює наш погляд на «звичні закони природи».

“Активна матерія змушує нас дивитися на звичні закони природи – закони, такі як той, що поверхневий натяг повинен бути позитивним, – у новому світлі. Дивитися, що відбувається, якщо ми порушимо ці закони, і як ми можемо використовувати результати, – це цікаве місце для проведення досліджень”, – говорить доктор Біньяш.

Доктор Антон Суслов – відповідальний автор дослідження.

“Це дослідження є важливим доказом концепції і має багато корисних наслідків. Наприклад, майбутня технологія може створити м’яких роботів, які будуть ще більш гнучкими і краще підходять для підняття і маніпулювання деликатними матеріалами”, – говорить доктор Суслов.

Дослідники розробили теорію і симуляції, щоб описати 3D м’яку твердую речовину з поверхнею, яка переживає активні напруження. Результати показали, що активні напруження розширюють поверхню матеріалу і тягнуть твердую речовину вниз, що викликає глобальну зміну форми. Форму, яку приймає твердая речовина, можна потім змінити, змінюючи пружні властивості матеріалу.

Команда дослідників тепер планує застосувати цей принцип, щоб проектувати більш конкретні роботи, і вони будуть глибше вивчати колективну поведінку і те, що відбувається, коли кілька активних твердих речовин упаковані разом.