Ученые создали потеющих роботов — Naked Science
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, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

8 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

8 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: