HighTech Напечатанный на 3D-принтере "октобот" не имеет внутри никакой электроники. В его основе химические реакции, которые управляются с помощью микрогидродинамики.
Команда исследователей из Гарвардского университета, благодаря которой появился первый автономный робот, сделанный из мягких материалов, имеет большой опыт работы во многих областях, в том числе в 3D-печати, машиностроении и микрофлюидике (это еще одно название микрогидродинамики). Маленький робот, получивший имя octobot, может стать родоначальником целого поколения полностью мягких автономных машин.
Способы взаимодействия людей с умными механизмами поможет вывести на совершенно новый путь развития именно мягкая робототехника. Однако создание подобного рода роботов - дело не такое простое, инженеры-исследователи бились над решением этой задачи несколько лет. Проблема в том, что электропитание и системы управления - батареи и печатные платы, представляют собой твердые элементы. До сих пор все создаваемые ранее мягкие роботы были либо привязаны к внешней системе управления и питания, либо имели внутри себя компоненты, обладающие жесткостью.
Роберт Вуд (Robert Wood), профессор технических и прикладных наук из Института имени Чарльза Ривера и Дженнифер Льюис (Jennifer Lewis), профессор биотехнологии из Института имени Хансйорга Уисса проводили свои исследования на базе Школы машиностроения и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS), которая принадлежит Гарвардскому университету. Льюис и Вуд являются ведущими преподавателями Института бионики Уисса, также принадлежащего Гарвардскому университету.
"Создание полностью мягких роботов было одной из приоритетных, но труднодостижимых задач. Инженеры-разработчики давно пытались заменить жесткие компоненты, такие как батареи и электронные системы управления, на аналогичные мягкие системы, а затем собрать их все вместе", - поясняет Вуд. - "Наше исследование показывает, что сейчас мы достигли того уровня, когда мы можем легко изготавливать основные компоненты простого, полностью мягкого робота, которые в будущем станут основой для более сложных конструкций".
Подробное описание исследования опубликовано в журнале Nature.
Каждый из функциональных компонентов мягкого робота был напечатан на 3D-принтере, в том числе комплектующие систем хранения топлива, питания и приведения робота в действие. Затем готовые части были смонтированы методом гибридной сборки.
Фактически octobot представляет собой самый простой вариант мягкого робота. Он предназначен для демонстрации возможностей комплексного проектирования и методов изготовления дополнительных компонентов, обеспечивающих всем системам автономную функциональность.
Почему же робот был выполнен в виде осьминога? На самом деле специалисты в области мягкой робототехники уже давно присматриваются к этим обитателям морских глубин. Инженеров-робототехников любопытные существа, не имеющие внутреннего скелета, привлекают своей способностью с невероятной силой и ловкостью выполнять различные действия.
Гарвардский octobot базируется на пневматической основе, то есть он функционирует за счет находящегося под давлением газа. Реакция, происходящая внутри робота, преобразует небольшое количество жидкого топлива (перекиси водорода) в большое количество газа, который течет в щупальца октобота и надувает их, как воздушный шар.
"Всегда предполагалось, что активаторы для мягких роботов будут представлять собой некоторый тип жестких компонентов", - говорит Майкл Венер (Michael Wehner), постдокторант лаборатории Вуда и соавтор научной статьи. – «Перекись водорода хороша тем, что простая реакция между химическим веществом и катализатором (в данном случае платиной) позволяет заменить жесткие источники питания".
Для управления реакцией исследователи задействовали микрожидкостную логическую схему, в которой использовались инновационные разработки соавтора исследования, химика Джорджа Уайтсайдса (George Whitesides), профессора и ведущего преподавателя Института бионики Уисса. Микросхема, являющаяся мягким аналогом простого электронного генератора, контролирует моменты, когда перекись водорода внутри октобота разлагается до состояния газа.
"Вся система проста в изготовлении. Для этого используются всего три метода - мягкая литография, формование и 3D-печать. Объединив их в единый комплекс, мы можем быстро изготавливать подобные устройства", - говорит Райан Труби (Ryan Truby), аспирант лаборатории Дженнифер Льюиса и соавтор научного исследования.
Простота процесса сборки первого мягкого робота станет начальным этапом на пути изготовления более сложных конструкций. В дальнейшем инженеры-исследователи из Гарварда надеются разработать octobot, который сможет ползать, плавать и взаимодействовать с окружающей его обстановкой.
"Это исследование пока является доказательством концепции как таковой" - говорит Труби. - "Мы надеемся, что наш подход к созданию автономных мягких роботов послужит делу дальнейшего развития робототехники и вдохновит специалистов, ученых и исследователей, работающих в области новых производственных технологий".
Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний