Эксперты о квантовых компьютерах
Подробнее
30.01.2020
София Жаботинская

Ученые создали потеющих роботов

4.8

Мягкая робомышца способна регулировать свой теплообмен с помощью потоотделения — подобно многим живым существам.

Рука, вместо пальцев у которой созданные учеными робомышцы
Рука, вместо пальцев у которой созданные учеными робомышцы / © Cornell University

Исследователи из Корнеллского университета предложили новое решение для роботов, имитирующее биологические системы млекопитающих. Способность потеть мы приобрели для улучшения терморегуляции — и для той же цели этому научили робомускул. По словам авторов работы, статья о результатах которой вышла в журнале Science Robotics, такие способности могут помочь роботам высокой мощности долго и напряженно работать без перегрева.

По словам руководителя исследовательской группы Роба Шеперда, недостаточно эффективное управление внутренней температурой — одно из серьезных препятствий для создания устойчиво работающих роботов с мягкими гибкими телами. Их двигатели, как и у любых автоматических систем, сильно нагреваются во время работы. Но если металлические промышленные роботы легче оснащаются механическими системами охлаждения, то у роботов из синтетических материалов, кроме сложности с размещением и весом таких систем, есть еще одна проблема. Мягкие материалы обладают более низкой теплопроводностью, из-за чего, быстро нагревшись, очень медленно остывают. Такой «роботермос» будет либо громоздким и тяжелым из-за дополнительных систем охлаждения, либо постоянно выходить из строя от перегрева.

Авторы адаптировали нашу способность к терморегуляции через потоотделение для роботов. «Способность потеть — одна из самых замечательных черт человека. Потоотделение использует потерю испаренной воды для быстрого рассеивания тепла и может охлаждать ниже температуры окружающей среды», — поясняет один из ведущих авторов работы Т. Дж. Валлин.

Ученые спроектировали рукоподобный манипулятор из нанополимерных материалов для потоотделения, применив для их создания многокомпонентную стереолитографию — метод 3D-печати, использующий свет для отверждения смолы в предварительно разработанных формах.

Система, созданная командой, состоит из двух гидрогелевых материалов, которые могут удерживать воду и реагировать на температуру. Базовый слой, изготовленный из поли-N-изопропилакриламида, реагирует на температуру выше 30°C путем усадки, вытесняя воду в верхний слой полиакриламида. Этот верхний пористый слой пронизан отверстиями микронного диаметра. Такие поры тоже чувствительны к этому температурному диапазону: они автоматически расширяются для выделения «пота», а затем закрываются, когда температура падает ниже 30 °С.

Исследователи обнаружили, что испарение этой воды снижает температуру поверхности мягкой «робомышцы» на 21 °C в течение 30 секунд. Процесс охлаждения примерно в три раза эффективнее, чем у людей. Приводы способны охлаждаться примерно в шесть раз быстрее по сравнению с охлаждением, которое может дать обычный механический вентилятор-кулер.

Пока говорить о готовности к использованию новой технологии рано: при всем изяществе решения к ней еще остается много вопросов. Важный вопрос: как совместить ее с мобильностью робота? При ее использовании автоматом ему постоянно потребуется пополнять запас воды, следовательно, он будет всегда к ней привязан. Кроме того, сам процесс восполнения жидкости еще не отработан. Ученые предполагают, что в будущем можно представить себе мягких роботов, которые не только потеют, как млекопитающие, но и пьют, как они.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сегодня, 05:30
Мария Азарова

Ученые из Швейцарии и Германии сделали неожиданный вывод: катехины зеленого чая не подавляют окислительный стресс, а способствуют ему. Однако на этом их действие не заканчивается.

25 октября
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

Позавчера, 19:30
Мария Осетрова

Исследование на мышах показало, что дефицит белка в пожилом возрасте ускоряет развитие старческого слабоумия, а пищевая добавка из семи незаменимых аминокислот, напротив, замедляет.

25 октября
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

Сегодня, 05:30
Мария Азарова

Ученые из Швейцарии и Германии сделали неожиданный вывод: катехины зеленого чая не подавляют окислительный стресс, а способствуют ему. Однако на этом их действие не заканчивается.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: