Ученые создали потеющих роботов — Naked Science
6 минут
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.
Вчера, 23:18
5 минут
Мария Кривоченко

Исследователи выяснили, что любовь малышей к телевизору зависит от их темперамента. Реакции, которые протекают в мозге детей младше года, позволяют предсказать, насколько им понравится просмотр программ и как быстро они усваивают информацию из них.

Вчера, 15:32
5 минут
Мария Кривоченко

Исследование ученых из США показало, что повышение температуры и накопление парниковых газов повлияли на деревья: они стали быстрее расти и поглощать больше углекислого газа. Специалисты считают, что количество лесов в ближайшие десятилетия будет увеличиваться, но экстремальная экологическая обстановка может нарушить этот процесс.

Вчера, 13:30
5 минут
Денис Гордеев

Объект K2-25b практически полностью состоит из ядра, а его газовая оболочка очень тонкая. Как так получилось — загадка для ученых.

3 августа
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: