Дослідники розробили стійкого РобоБі з м’якими м’язами

Дослідники в лабораторії мікроробототехніки Гарвардського університету в школі інженерії та прикладних наук імені Джона А. Паулсона (SEAS), разом з Інститутом біологічної інженерії Вайсса, розробили РобоБі, який працює від м’яких штучних м’язів. Міні-робот може врізатися в стіни, падати на землю та зіштовхуватися з іншими РобоБі без пошкоджень. Це великий момент для робототехніки, оскільки РобоБі став першим міні-роботом, який працює від м’яких актуаторів і здатний до контрольованого польоту.

Юфен Чен – перший автор статті та колишній аспірант і постдокторант в SEAS.

“Було велике прагнення в галузі мікроробототехніки створити рухомі роботи з м’якими актуаторами, оскільки вони так стійкі”, – сказав Чен. “Однак, багато людей в галузі сумнівалися, що їх можна використовувати для літаючих роботів, оскільки потужність цих актуаторів просто не була достатньо високою, а вони дуже важко керуються. Наш актуатор має достатню потужність і керованість, щоб досягти зависання в повітрі.”

Дослідження було опубліковано в Nature.

Проблеми, з якими зіштовхнулися дослідники

Однією з проблем, з якими зіштовхнулися дослідники, була потужність. Вони звернулися до електрично керованих м’яких актуаторів, розроблених в лабораторії Девіда Кларка, професора матеріалознавства. М’які актуатори створюються за допомогою діелектричних еластомерів, які є м’якими матеріалами з сильними ізоляційними властивостями. Коли прикладається електричне поле, діелектричні еластомери деформуються.

Після поліпшення провідності електродів актуатор можна було експлуатувати на частоті 500 Гц. Це подібно до раніше використовуваних жорстких актуаторів в роботах.

Іншою проблемою з м’якими актуаторами є те, що система часто стає нестійкою. Щоб подолати це, дослідники розробили легкий повітряний каркас. Він складається з вертикальної нитки, яка обмежує актуатор і запобігає його згинанню.

Спроможність польоту

У малих роботах м’які актуатори можна легко замінити і зібрати. Дослідники розробили кілька моделей м’яко-підключених РобоБі, щоб продемонструвати різні можливості польоту.

Одна з моделей має два крила і може злетіти з землі. Однак ця модель не має подальшого контролю. Чотирикрила модель з двома актуаторами може літати в переповненому середовищі. Під час одного польоту РобоБі може уникнути кількох зіткнень.

Елізабет Фаррелл Гелблінг – колишній аспірант в SEAS, і вона є співавтором статті.

“Одна з переваг малих, легких роботів полягає в їх стійкості до зовнішніх ударів”, – сказала вона. “М’який актуатор забезпечує додаткову вигоду, оскільки він може краще поглинати удари, ніж традиційні стратегії керування. Це буде корисно в потенційних застосуваннях, таких як польот через руїни для пошуково-рятувальних місій.”

Іншою моделлю є восьмикрила, чотириактуаторна РобоБі. Вона здатна виконувати контрольоване зависання в повітрі, що є першою демонстрацією цього в м’яко-підключеному літаючому міні-роботі.

Що далі?

Дослідники зараз працюють над підвищенням ефективності м’яко-підключеного РобоБі. Йому ще довго потрібно піти, щоб наздогнати традиційних літаючих роботів.

Роберт Вуд – професор інженерії та прикладних наук в SEAS. Він також є членом факультету Інституту біологічної інженерії Вайсса і старший автор статті.

“М’які актуатори з властивостями м’язів і електричною активацією представляють великий виклик в робототехніці”, – сказав професор Вуд. “Якщо ми зможемо розробити високопродуктивні штучні м’язи, то небо буде межею для того, які роботи ми зможемо побудувати.”