Роботы – это не всегда сложные машины с множеством манипуляторов и конечностей, оснащенные передовой электроникой. Зачастую, механизм, созданный человеком и способный выполнять конкретную задачу в зависимости от изменения внешних факторов, удивляет своей простотой. Ярким примером является разработка американских инженеров: эта лента из жидких кристаллов, не содержащая микросхем, двигателей и проводов, способна извлекаться из запутанного лабиринта благодаря своей продуманной структуре.
Механизмы, будь то манипуляторы или даже андроиды, оснащенные множеством датчиков и обладающие десятками степеней свободы, эффективны в стабильных и предсказуемых условиях. На производстве или в исследовательских лабораториях, где их преимущества, вытекающие из сложной конструкции, могут проявиться в полной мере. Однако, при работе в экстремальных условиях каждый дополнительный элемент, шарнир или провод становится потенциальной угрозой — дополнительной точкой, где возможно возникновение сбоя. Для работы на других планетах, в океанских глубинах или в трещинах неприступных гор требуются роботы совершенно иного типа. Предпочтительнее, чтобы в их конструкции не было никаких деталей.
Инженеры давно проявляют интерес к робототехнике. Недавно команда из Университета штата Северная Каролина, расположенного в США, представила свое новое достижение ( NCSU). Ученые доработали разработанного ими ранее мягкого робота. Это лента, изготовленная из эластомеров на основе жидких кристаллов, имеющая специфическую форму. Под воздействием внешнего источника тепла она уменьшается в размере, что приводит к изменению центра тяжести всей конструкции. Таким образом, робот перемещается, пока не достигнет препятствия.
Сразу после этого стабильное состояние ленты дестабилизируется, и она начинает сокращаться в противоположном направлении. В результате формируется упрощенная версия игрушечной машинки, которая при столкновении с препятствием, таким как стена, ножка мебели или нога человека, каждый раз движется в ином направлении. Новая версия робота отличается от предыдущей неравномерностью конструкции: одна из его частей укорачивается, а другая – скручивается в спираль.
Благодаря внесенному изменению удалось устранить проблему, связанную со строго параллельными препятствиями. Ранее робот мог оказаться в состоянии «зависания», перекатываясь между двумя стенками. Теперь он всегда перемещается под углом. Это, казалось бы, элементарное движение позволяет ленте из жидких кристаллов за короткое время выбираться из лабиринта. Сложность головоломки пока остается относительно небольшой, но для робота, не обладающего вычислительными возможностями, это достижение впечатляющее. Он способен находить выход из лабиринта, даже если проход уже.
Чтобы робот, не обладающий системой управления, начал перемещаться, требуется нагрев поверхности, на которой он расположен, до температуры выше 55 градусов Цельсия, при этом температура окружающего воздуха должна быть ниже. Скорость движения зависит от разницы температур и степени нагрева поверхности – чем она больше, тем быстрее происходит перемещение. В теории, жидкие кристаллы, используемые в конструкции робота, могут быть адаптированы к различным температурным режимам. Проводились испытания на предмет проходимости изобретения на металлической поверхности и на песке. Подробное описание его устройства и всех проведенных экспериментов опубликовано в рецензируемом журнале Science Advances.
Способность решать поставленные задачи без использования программного обеспечения и вычислительных устройств, исключительно благодаря механическому устройству, определяется как физический интеллект. Такие роботы окажутся незаменимыми в средах, где отсутствует доступ к электропитанию, и требования к надежности техники высоки. Этот «червяк» способен нести на себе датчики и проникать в подземные туннели, где в противном случае пришлось бы рисковать жизнью человека или использовать сложного робота, имитирующего насекомое. Необходимо, чтобы сохранялся перепад температур между атмосферой и поверхностью, по которой он должен передвигаться.