Мягкие роботы, созданные по образу змей

  • Размер шрифта: Больше Меньше
  • Печатать
  • PDF

Разве ноги являются единственным способом передвижения? Змеи с их изящными телами могут перемещаться со скоростью до 14 миль в час, способны втиснуться в узкие щели, умеют лазать по деревьям и плавать, и всё это они делают без них. Как? Змея передвигает крупные чешуйки, расположенные на брюхе. Одна за другой чешуйки погружаются в землю, как маленькие лопатки. Как только чешуйка погрузилась в землю, мышцы сдвигают её по направлению к хвосту. Одна за другой чешуйки отталкиваются от земли, и за счёт этого змея движется. Этот же метод используют люди, когда гребут, находясь в судне. Они погружает весла в воду точно так же, как змеи погружают чешуйки в землю.

Теперь команда исследователей из Школы инженерных и прикладных наук Гарварда имени Джона А. Полсона (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences) разработала мягкого робота, который использует те же самые принципы передвижения и не использует каких-либо жестких компонентов.

Мягкие роботизированные чешуйки изготавливаются по принципу киригами, древнего японского бумажного ремесла, где бумагу разрезают, а не складывают как в оригами, чтобы изменить свойства материала. По мере того, как робот растягивается, плоская поверхность киригами превращается в трехмерную текстурированную поверхность, которая захватывает землю как змея. Исследование опубликовано в Science Robotics.

«В последние годы было много исследований о том, как сделать такие морфируемые, растягивающиеся структуры», — сказал Ахмад Рафсанджани (Ahmad Rafsanjani), почетный сотрудник SEAS и главный автор статьи. «Мы показали, что принципы киригами могут использоваться в мягких роботах для их передвижения. И этот метод проще, быстрее и дешевле, чем большинство предыдущих методов».

Исследователи начали с простого, плоского пластикового листа. Используя лазерный резак, они сделали множество сантиметровых разрезов, экспериментируя с различными формами и размерами. После обрезки исследователи обернули лист вокруг трубчатого эластомерного привода, который расширяется и сжимается воздухом, как воздушный шар.

Когда привод расширяется, киригами изгибается, образуя шероховатую поверхность, которая входит в землю. Когда привод сдувается, разрезы складываются, двигая гусеницу вперед.

Исследователи построили полностью непривязанного робота с интегрированным бортовым управлением, датчиком, приводом и блоком питания, упакованными в крошечный хвост. Они протестировали его, заставив ползать по всему кампусу Гарварда.

Команда экспериментировала с разной формой вырезов, включая треугольную, круговую и трапециевидную. Они обнаружили, что трапециевидные разрезы, которые в наибольшей степени напоминают форму змеиных чешуек, дают роботу максимальный размер шага.

В этом исследовании принимали участие Юэро Чжан (Yuerou Zhang), Баньюань Лю (Bangyuan Liu), Катерина Бертольди (Katia Bertoldi) и Шмуэль М. Рубинштейн (Shmuel M. Rubinstein), доцент прикладной физики в SEAS. Оно было поддержано Национальным научным фондом (National Science Foundation).

Источник: ScienceDaily

в разделе: В мире Просмотров: 174