Робот на полимерном материале без электродвигателей

Робот на полимерном материале без электродвигателей

Пока инженеры из Вашингтона занимаются роботом-мухой, их коллеги из «Caltech» и «ETH Zurich» разработали робота, способного самостоятельно передвигаться без силы двигателей, сервоприводов, источников питания. Полностью лишённые электромеханических систем, новые роботизированные устройства продвигаются под водой иным способом. Движение организуется за счёт материала, который обладает свойствами деформации при изменениях температуры.

Как гибкий полимер рождает движущую силу

Работа учёных размывает своеобразную границу материалы/роботы. Здесь – в рамках экспериментального проекта самоходных устройств, материал заставляет машину работать.

На конкретном примере учёные показывают, как использовать структурированные материалы, которые деформируются, реагируя на экологические сигналы. Таким образом удаётся контролировать и двигать конструкцию робота.

Новая силовая установка основана на полосках гибкого полимера. Этот материал обладает свойствами скручивания на холоде и растягивания при нагревании.

Конструкторы уложили гибкий полимер так, чтобы при деформации активировался переключатель внутри тела робота.

Переключатель, в свою очередь, прикреплен к лопастям, которые выдвинуты, как вёсла лодки. Переключатель выполнен из бистабильного элемента — компонента, остающегося стабильным в двух разных геометриях.

На прототипе переключатель выполнен из полос эластичного материала, который при нажатии на него перемещается из одного положения в другое.

Когда холодный корпус робота погружён в теплую воду, полимерная структура растягивается и активирует переключатель. В результате внезапного высвобождения энергии, лопасть толкает робота вперед.

Полимерные полосы также могут «настраиваться» под конкретные действия в разное время. Если более толстая полоска требует большего времени на разогрев, растяжение и, в конечном счете, активирование весла, тонкая полоса работает быстрее.

Такая гибкость перестройки делает возможным создание роботов, способных вращаться и передвигаться с разной скоростью.

Предыдущие работы учёных подтверждают эту теорию. Ранее использовались цепочки бистабильных элементов на передачу сигналов и построение компьютерных логических вентилей.

Последняя итерация проекта помогла объединить полимерные элементы и переключатели таким образом, чтобы робот за четыре шага продвигался вперед.

Далее небольшая полезная нагрузка сбрасывается, и лопасть возвращается в исходное положение. Конструкторы напоминают:

Объединением простых движений вместе удалось внедрить своеобразную систему программирования в материал и таким способом выполнять последовательность сложных действий.

Горизонты перспективы уникальной механики

На будущее самостоятельно «ходящему» роботу планируется добавить больше функциональных возможностей и откликов.

Например, использовать полимеры, которые реагируют на другие экологические сигналы – на уровень pH или на концентрацию соли.

Пока что бистабильные элементы конструкции блокируют и освобождают энергию, но при этом требуется ручной сброс, чтобы снова заставить робота действовать повторно.

Разработчики планирует изучить способы реконструкции бистабильных элементов на самосброс при температурном изменении воды.

В этом заключается потенциальная способность разработки плавать неопределенный срок, пока существуют водные температурные колебания.


На основе материалов: CIT

Видео по теме: здесь


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *