Вообразите робота, способного передвигаться не с помощью электроники, а с помощью картриджа, наполненного сжатым газом, созданного непосредственно на 3D-принтере. Такого робота можно изготовить за одно напечатание из единого материала. добились робототехники в лаборатории Bioinspired Robotics Laboratory При Калифорнийском университете в Сан-Диего. Об их работе рассказали в журнале Advanced Intelligent Systems.
В рамках этой задачи исследователи выбрали наипростейшие технологии: настольный 3D-принтер и готовый материал для печати. Такое проектирование гарантирует не только надежность, но и доступность — изготовление каждого робота обходится приблизительно в двадцать долларов.
«Это совершенно новый взгляд на создание машин», — говорит Майкл Толли, профессор кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Калифорнийского университета в Сан-Диего и старший автор статьи. Такие роботы могут быть применены в условиях, где электроника не работает. Например, для научной разведки в районах с сильной радиацией, для ликвидации последствий стихийных бедствий или для освоения космоса.
В лабораторных условиях исследователи протестировали роботов, показав возможность их непрерывной работы в течение трех дней при подключении к источнику воздуха или газа под постоянным давлением. Команда также продемонстрировала, что машины могут передвигаться на открытом воздухе без ограничений, используя баллончик со сжатым газом как источник энергии, и преодолевать различные поверхности, например, газон и песок. Робот способен передвигаться даже под водой.
Ученые ставили перед собой задачу создать роботов, способных функционировать сразу же после печати, с использованием воздушного источника энергии, а также применить для их изготовления гибкие и мягкие материалы.
Создание конструкции с искусственными мышцами и системой управления, изготовленными из одного мягкого материала в едином экземпляре, оказалось самой сложной задачей. Команда под руководством Ичена Чжая из Инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего адаптировала технику 3D-печати, применяемую ранее для изготовления захвата без электроники. В результате был создан шестиногий робот. «Мы совершили огромный скачок вперед, создав робота, который ходит полностью самостоятельно», — отмечает Чжай.
Для приведения роботов в движение команда разработала пневматический колебательный контур для управления повторяющимися движениями мягких приводов, напоминающий механизм парового двигателя локомотива. Контур координирует движение шести ног, подавая давление воздуха в нужное время попеременно на два комплекта из трех ног. Ноги способны двигаться вверх и вниз, вперед и назад, что позволяет ходить по прямой линии.
Далее предстоит найти способы размещения сжатого газа внутри роботов и использовать для изготовления перерабатываемые или биоразлагаемые материалы. Кроме того, исследователи рассматривают возможность оснащения роботов манипуляторами, такими как захватные устройства.
[Фото: David Baillot/University of California San Diego]