Некоторые из лучших роботов вдохновлены природой. Теперь инженеры разработали маленького суетливого бота на основе скромного таракана - с почти такой же скоростью и гибкостью, как и его биологический эквивалент.

Примерно размером с почтовую марку, пока безымянный мягкий робот может двигаться со скоростью 20 длин тела в секунду и выдерживать нагрузку, в миллион раз превышающую его собственный вес.

Обладая весом менее одной десятой грамма, бот может противостоять человеческой ноге - весу, примерно равному 60 килограммам. Он просто «берет себя в руки» и продолжает бежать.

«Большинство роботов в этом конкретном небольшом масштабе очень хрупкие», - говорит инженер-механик Ливэй Лин из Калифорнийского университета в Беркли. «Если вы наступите на них, вы в значительной степени уничтожите робота».

«Мы обнаружили, что если мы приложим большой вес на нашего робота, он все равно будет более или менее функционировать».

Новый робот размером с насекомое, созданный исследователями из Калифорнийского университета в Беркли, несется со скоростью таракана и может выдержать вес человека. Фото: UC Berkeley photo by Stephen McNally

Отчасти надежность робота объясняется его простой конструкцией. Он сделан из тонкого листа поливинилидендифторида (ПВДФ), пьезоэлектрического материала, который расширяется и сжимается при приложении небольшого переменного тока.

Это расширение и сжатие дает роботу-таракану способ передвижения: добавив переднюю ножку и эластичный полимерный слой, ученые заставили лист изгибаться таким образом, чтобы он продвигался вперед.

Команда экспериментировала с роботами различной длины (от 10 до 30 мм) и меняла частоту и напряжение электрического тока, чтобы изменить скорость движения их конструкций. В самом быстром темпе, 10-миллиметровый робот умудрялся проноситься со скоростью 20 см в секунду при подаче 200 В на частоте 850 Гц.

Робот построен из многослойного материала, который изгибается и выпрямляется при подаче переменного напряжения, заставляя его прыгать вперед «скачкообразным» движением. Фото: UC Berkeley photo by Stephen McNally

Как видно из видео, суетливый робот может взбираться по пологим склонам, преодолевать небольшие трубы и даже нести грузы, вес которых в шесть раз превышает его собственный, что демонстрируется путем прикрепления арахиса к спине.

Сейчас бота необходимо привязывать к источнику электричества, но будущая версия может питаться от крошечной батареи.

Хотя интересно просто наблюдать, как такие умные конструкции делают свое дело, подобные конструкции могут иметь ценное применение. Один из способов помощи крошечных ботов и его полезности - исследовать места бедствий, которые могут быть опасными и нестабильными.

«Например, если происходит землетрясение, большим машинам или большим собакам очень трудно найти жизнь под обломками, поэтому нам нужен малогабаритный робот, который будет маневренным и надежным», - говорит инженер-механик Ичуань Ву из Университета электронных наук и технологий Китая.

С этой целью команда изучает способы добавления датчика газа к исходной конструкции, который позволил бы боту проникать в очень ограниченные пространства и проверять любые утечки газа, представляющие потенциальную угрозу для жизни.

Устойчивость, лазание и переноска грузов. Фото: Wu et al., Sci. Robot. 4, eaax1594 (2019)

Это лишь одно из улучшений, которые инженеры хотят внести в своего мягкого робота. Они также хотели бы разработать способ, позволяющий автоматически избегать препятствий при исследовании окружающего мира.

В последние годы мы стали свидетелями того, как граница между биологией и робототехникой стала еще более размытой, и теперь крошечные машины могут путешествовать через живой организм. Возможности же этой конкретной конструкции только начинают изучаться.

«Мы надеемся, что предлагаемый робот размером с насекомое откроет путь к созданию быстрых и надежных роботов для практических приложений», - заключают исследователи в своей опубликованной статье.

Исследование опубликовано в журнале Science Robotics.

Источник: Science Alert