Вдохновленные медузами мягкие роботы превзошли живых собратьев — Naked Science
02.07.2020
Мария Кривоченко

Вдохновленные медузами мягкие роботы превзошли живых собратьев

Инженеры разработали мягких роботов, внешне похожих на медуз. Новая конструкция позволяет им быть более мощными и производительными, чем предыдущие модели, и двигаться быстрее самих животных.

Иллюстрация мягкого робота-медузы. / © НГУ им. н. э. Баумана
Иллюстрация мягкого робота-медузы. / © НГУ им. н. э. Баумана

Мягкая робототехника специализируется на создании роботов из материалов, похожих на ткани человеческого организма. Машины более гибкие, адаптивные и безопасные для людей, что делает их удобными для использования в медицине и на производстве. «Наши предыдущие работы сосредоточились на создании мягких роботов, на которых нас вдохновили гепарды, но, хотя они были очень быстрыми, у них все еще был жесткий внутренний позвоночник», — говорит Цзе Инь, доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии Университета штата Северная Каролина и автор статьи о новом роботе в журнале Advanced Materials Technologies.

Робот-гепард был одной из самых быстрых моделей в “мягкой” робототехнике. Его работа строилась по принципу переключения между двумя состояниями: во время движения он сгибал и разгибал «позвоночник», что обеспечивало ему достаточный отрыв от земли и высокую скорость (старые модели могли передвигаться только как гусеницы). Однако твердый хребет снижал производительность.

Ученые решили создать робота, который будет двигаться по такому же принципу, но состоять только их мягких материалов. Они сконструировали его из трех слоев эластичного полимера: верхний сильно натянут, а нижний содержит внутри кольцеобразный воздушный канал — в итоге образуется купол. Между ними находится третий, ненапряженный слой, который заставляет механизм двигаться в определенном направлении. В расслабленном состоянии он изгибается и выглядит как чаша, а когда в канал корпуса поступает воздух, то расправляется и становится похож на медузу, с силой выталкивая ранее собравшуюся воду и двигаясь вперед. Во время эксперимента роботу удалось разогнаться до 53,3 миллиметра в секунду (для сравнения, обычные медузы, за которыми наблюдали ученые, двигались со скоростью до 30 миллиметров в секунду).

Исследовательская группа показала еще несколько моделей. Первая — быстродвижущийся механизм, похожий на гусеницу. Он предварительно сворачивается, а потом выбрасывает свое тело вперед за счет накопленной энергии. Робот тоже состоит из трех слоев: верхнего — натянутого, нижнего с воздушным каналом внутри и третьего — расслабленного, который заставляет его двигаться как личинка.

Наконец, ученые создали трехсторонний робот-захват. Большинство захватов изначально открыты, и им нужна энергия, чтобы удерживать груз. Конструкция новой модели иная: щупальца робота сжаты, и нужно приложить усилия, чтобы разжать их. Как только они окружают цель, то автоматически закрываются и крепко ее держат. «Преимущество здесь в том, что вам не нужна энергия, чтобы держаться за объект во время транспортировки, — это более эффективно», — уверен Инь.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
9 часов назад
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

9 часов назад
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

Позавчера, 20:57
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

25 июля
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?

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

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

25 июля
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?

13 июля
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
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.

[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: