Гибкий робот имитирует гусеницу, чтобы протискиваться сквозь щели
Если вы создаете маленького робота, который может исследовать ограниченное пространство, было бы хорошо, если бы это устройство могло пробираться через узкие щели. Новый экспериментальный робот может сделать именно это, имитируя гусеницу.
Робот с мягким телом длиной 9 см создан по образцу гусеницы перламутрового мотылька (Pleurotya villages). Как и другие гусеницы, она движется вперед или назад, последовательно сгибая сегменты своего тела – изгиб тела перемещается либо спереди назад, либо сзади вперед.
И пока гусеница использует для этого свои мышцы, робот использует нагреватели из нанопроволоки.
Его корпус состоит из двух сложенных друг на друга слоев разных полимеров: верхний расширяется при нагревании, а нижний сжимается при нагревании. В верхний слой встроена сеть серебряных нанопроволок с несколькими выводами по всей длине робота.
Когда в любую из этих точек подается электрический ток, нанопроволоки в этой области нагреваются, тем самым нагревая полимер вокруг них.
Это заставляет тело робота изгибаться вверх только в этой области. Таким образом, последовательно применяя ток к нескольким соседним точкам отведения, можно создать изгиб, который спускается по телу в любом направлении.
«Мы продемонстрировали, что робот-гусеница способен тянуть себя вперед и отталкиваться сзади», — сказал научный сотрудник NCSU Шуан Ву, первый автор исследования.
«В целом, чем больший ток мы подавали, тем быстрее он двигался в любом направлении. Однако мы обнаружили, что существует оптимальный цикл, который дает полимеру время остыть, позволяя «мышцам» расслабиться, прежде чем они будут снова сокращаться».
Выборочно активировав нагреватели из нанопроволоки в передней и задней части робота, исследователи смогли провести его через зазор длиной 30 мм и высотой всего 3 мм. Как это делает робот, можно увидеть на видео ниже.
«Этот подход к управлению движением мягкого робота отличается высокой энергоэффективностью, и мы заинтересованы в изучении способов сделать этот процесс еще более эффективным», — говорят ученые.
«Дополнительные следующие шаги включают интеграцию этого подхода к передвижению мягких роботов с датчиками или другими технологиями для использования в различных приложениях, таких как поисково-спасательные устройства».
Исследование описано в статье, опубликованной в журнале Science Advances.