Исследователи из North Carolina State University продемонстрировали гусеницеподобного мягкого робота, который может двигаться вперед, назад и протискиваться в узкие пространства. Этот робот управляется серебряными нанопроводами, которые используют тепло для управления изгибом тела, позволяя пользователям управлять им в любом направлении.
«Движение гусеницы контролируется местной кривизной ее тела — ее тело изгибается иначе, когда она тянет себя вперед, и иначе, когда она толкает себя назад, — говорит Йонг Зу, автор соответствующего доклада. — Мы черпали вдохновение в биомеханике гусеницы, чтобы имитировать эту локальную кривизну и использовать нанопроволочные нагреватели для управления аналогичной кривизной и движением робота».
«Создание мягких роботов, которые могут двигаться в двух разных направлениях, является важной задачей в мягкой робототехнике, — продолжает Зу. — Встроенные нанопроволочные нагреватели позволяют нам контролировать движение робота двумя способами. Мы можем контролировать, какие участки робота изгибаются, управляя схемой нагрева в мягком роботе. И мы можем контролировать степень изгиба этих секций, контролируя количество подаваемого тепла».
Робот-гусеница состоит из двух слоев полимера, которые по-разному реагируют на воздействие тепла. Нижний слой сжимается при воздействии тепла, а верхний слой расширяется. В верхний слой полимера встроен узор из серебряных нанопроводов. Узор включает в себя несколько точек подвода, к которым исследователи могут прикладывать электрический ток. Исследователи могут контролировать, какие участки нанопроволочного узора нагреваются, подавая электрический ток в разные точки, и контролировать количество тепла, подавая больший или меньший ток.
«Мы продемонстрировали, что робот-гусеница способен тянуть себя вперед и толкать назад, — говорит Шуан Ву, первый автор статьи. — В целом, чем больше сила тока, тем быстрее он двигался в любом направлении. Однако мы обнаружили, что существует оптимальный цикл, который дает полимеру время на охлаждение, что позволяет „мышце“ расслабиться, прежде чем снова сократиться. Если мы пытались привести робота в движение слишком быстро, тело не успевало „расслабиться“, прежде чем снова сократиться, что нарушало его движение».
Исследователи также продемонстрировали, что движение робота-гусеницы можно контролировать до такой степени, что пользователи могли направлять его под очень низкую щель. По сути, исследователи могли контролировать движение как вперед, так и назад, а также то, насколько высоко робот наклоняется вверх в любой момент этого процесса.
«Такой подход к управлению движением мягкого робота является очень энергоэффективным, и мы заинтересованы в изучении способов, с помощью которых мы могли бы сделать этот процесс еще более эффективным, — говорит Зу. — Следующие шаги включают интеграцию этого подхода к локомоции мягких роботов с датчиками или другими технологиями для использования в различных приложениях — таких как поисково-спасательные устройства».
Статья «Caterpillar-Inspired Soft Crawling Robot with Distributed Programmable Thermal Actuation» опубликована в журнале с Science Advances.
Источник: robogeek.ru