Эластомер-диэлектрик добавит мягким роботам «рельефности»

Для организации движения некоторых роботов, в том числе мягких, в современной робототехнике используются гидравлические или пневмоприводы. Основными недостатками последних являются время задержки ответов и особый регламент технического обслуживания и хранения. Альтернативой пневмо- и гидравлическим приводам выступают диэлектрические эластомеры (ЭАП) — полимеры, изменяющие форму и емкость под воздействием электрического напряжения. Но диэлектрические ЭАП требуют высокой напряженности электрического поля, обеспечение которого затруднительно. Кроме того, они имеют ограниченный запас движения и для работы должны предварительно размещаться на жесткой раме под натяжением.

Основой для нового привода послужили специально разработанный эластомер и подушка из углеродных нанотрубок. Нанотрубки выполняли роль электрода вместо графитсодержащей смазки, широко применяемой с диэлектрическими ЭАП. При этом они не повышали жесткость эластомера и не снижали плотности энергии. В свою очередь модифицированный эластомер не требовал специального натяжения, мог переходить из жидкого состояния в твердое при обработке ультрафиолетовым излучением и имел двустороннюю клеевую основу.

Исследователи послойно сложили листы эластомера и нанотрубок, так, чтобы каждый электрод одновременно питал два слоя эластомера, а суммарного напряжения хватало для приведения материала в движение.

По словам профессора Роберта Вуда, разработанный привод может найти применение в различных сферах: технологии мягкого захвата, лапароскопии, при создании носимых устройств, полностью мягких роботов или искусственных мышц для более крупных роботов.

«Привести в движение — одна из самых сложных задач робототехники. Подавляющее большинство существующих роботов работают от стандартных электромагнитных двигателей. Если мы не можем использовать такие двигатели, есть альтернативные способы с не меньшей производительностью», — отметил Вуд.