Роботы — это не всегда многорукие и многоногие машины с электроникой. Иногда рукотворные механизмы, выполняющие задачу в зависимости от обстановки, поражают простотой конструкции. Американские инженеры разработали такой пример: лента из жидких кристаллов без микросхем, двигателей и проводов, которая выберется из сложной ситуации благодаря своей структуре.
В контролируемых средах манипуляторы или андроиды с множеством датчиков и подвижностей превосходны.
На фабриках или в лабораториях их сложная конструкция раскрывается полностью. Но в экстремальных условиях каждый дополнительный узел, шарнир или провод становится риском — точкой отказа. На других планетах, в океанических глубинах или горных расщелинах нужны совсем другие роботы — без деталей вообще.
Эта область робототехники интересовала инженеров долгое время. Команда из Университета штата Северная Каролина, США, недавно продемонстрировала своё новое изобретение. NCSUУчёные улучшили гибкого робота-ленту из эластомеров с жидким кристаллами. Подогрев вызывает сокращение ленты и смещение центра тяжести, что приводит к перемещению робота до столкновения с препятствием.
При нарушении равновесия лента сокращается в обратном направлении. Это напоминает игрушечную машину, которая меняет курс при столкновении с препятствиями. Новая конструкция робота асимметрична: одна половина укорачивается, а другая скручивается спиралью.
Небольшая модификация позволила преодолеть трудности, связанные с параллельными преградами. Ранее робот мог застрять между двумя стенами. Теперь он всегда движется под углом. Это простое движение позволяет ленте из жидких кристаллов быстро выбраться из лабиринта. Головоломка пока не очень сложная, но для робота без центрального управления достижение впечатляющее. Он способен выбраться из лабиринта, если ширина прохода меньше его длины или конфигурация всего пути изменяется в процессе движения.
Чтобы робот с жидкокристаллическим движением начал функционировать, поверхность, на которой находится устройство, должна быть нагрета до более 55 градусов Цельсия. Окружающий воздух при этом должен быть холоднее. Чем больше разница температур и выше температура поверхности, тем быстрее перемещается робот. Жидкие кристаллы в основе робота теоретически могут быть «настроены» на разные температуры. Исследователи проверили работоспособность своего изобретения на металлической подложке и песке. опубликовано в рецензируемом журнале Science Advances.
Решая задачи, не запрограммированные заранее, исключительно за счет механизма устройства без вычислительной техники, робот демонстрирует физический интеллект. Такие роботы станут незаменимыми в отсутствие электричества и при высокой критичности к отказам техники. «Червяк» с датчиками сможет проникать в подземные ходы, где иначе пришлось бы отправить человека или сложного робота, напоминающего насекомое. Главное условие – сохранение разницы температур между атмосферой и поверхностью движения.