Робот передвигается, как дождевой червяк
| Октябрь 31, 2014 | Размещено в Идеи в науке и технологиях |
Когда мы слышим слово «робот» мы думает о чём-то твердом и металлическом с руками и ногами – или, по крайней мере, на колесном или гусеничном ходу. Тем не менее, робот-червь «Meshworm» присоединяется к быстро растущему списку мягких роботов. В целях создания мягких и гибких роботов, которые можно было бы использовать для исследования труднодоступных мест и для перемещения по ухабистой местности, группа исследователей из Массачусетского технологического института, Гарвардского университета и Сеульского национального университета разработали робота дождевого червя, который называется Meshworm (сетчатый червь).
Робот ползёт точно так, как это делают дождевые черви. Выглядит жутковато, когда робот ползает по полу (см. видео). Однако, в отличие от дождевого червя и, несмотря на “мягкую” внешность, это удивительно прочная конструкция легко выдерживает удар молотка.
Исследовательская группа, финансируемая DARPA, создала робота, способного передвигаться по пересеченной местности и проникать в очень узкие места. И дождевой червь оказался ценным прототипом. Принцип передвижения дождевого червя основан на перистальтике (ритмическом расширении и сжатии мышц) кишечника, который также используют улитки, «морские огурцы». Таким же способом пища перемещается в кишечнике человека. Конечно, робот-червь не имеет мышц.
Робот сделан из гибкой сетчатой трубки, состоящей из очень упругих полимерных нитей. Сетчатая трубка не только выполняет функцию каркаса, но и помогает роботу в движении. А сами «мышцы» представляют собой проволочки, изготовленные из сплава с памятью формы никель/титанового сплава «нитинол». Материалы с памятью формы могут быть изогнуты, сжаты, и после снятия нагрузки они не восстанавливают первоначальную форму. Однако, после нагрева до определённой температуры, проволока из сплава с памятью формы возвращается к своей первоначальной форме.
Некоторые из этих проволочек обернуты вокруг сетчатой полимерной трубки, а некоторые проволочки присоединены к передней и задней частям трубки. Внутри робота-червя есть маленький аккумулятор и электронная плата, работающая по компьютерному алгоритму. Плата в нужной последовательности пропускает импульсы электрического тока по проволочкам из сплава с памятью формы, нагревая их и заставляя их сокращаться. Чередуя нагрев и охлаждение, проволочки приводят трубку в червеобразное движение, и робот как червь ползёт вперед.
Мягкие компоненты, из которых состоит робот, делают его идеальным для «вжимания» в небольшие щели, недоступные для других роботов. И он может это сделать, не повредив себя. Однако он оказался невероятно прочным — исследователи стучали по нему молотком, а затем по нему ходили. Обычно твёрдые части миниатюрных устройств достаточно хрупкие и непрочные. Но все части робота (за исключением аккумулятора и электронной платы) сделаны из волокнистых и гибких материалов, чем и обусловлена такая живучесть робота.
Meshworm — не первая попытка создания червеобразных роботов. Например, в 1966 году NASA, изучало идею создания лунохода, который двигался бы как червь с помощью пневматических сильфонов. С тех пор, для роботов были разработаны разнообразные искусственные мышцы, работающие на электродвигателях, пневматических и гидравлических приводах, магнитной жидкости. К сожалению, искусственные мышцы оказались довольно сложные механизмами с не менее сложными системами управления.
А Meshworm выгодно отличается от других червеобразных роботов тем, что он очень прост в конструкции. Все, что нужно – это сетчатая полимерная трубка, набор проволочет из сплава с памятью формы, аккумулятор и электронная плата.
По мнению исследовательской группы, возможные применения Meshworm-технологии включают в себя эндоскопы, имплантанты и протезы. А «потомки» Meshworm могут даже появиться в мобильных телефонах, портативных компьютерах и автомобилях.
