Ученые из Питтсбургского университета создали крошечных роботов, вдохновленных насекомыми, которые могут выполнять задачи в труднодоступных местах и негостеприимных средах. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials Technologies.
“Эти роботы могут быть использованы для доступа в ограниченные области для визуализации или оценки окружающей среды, взятия проб воды или оценки структуры, — рассказывает Цзюньфэн Гао, который руководил работой в качестве аспиранта в области промышленного машиностроения в инженерной школе Свенсона. – Везде, где вы хотите получить доступ к ограниченным местам – там, куда может попасть жук, но не может человек – эти машины могут быть полезны”.
Для многих существ определенного размера – таких, как муравьи-ловушки, креветки-богомолы и блохи – прыжки по поверхности более энергоэффективны, чем ползание. Эти импульсивные движения были воспроизведены в роботах, изготовленных из полимерных искусственных мышц.
“Это похоже на то, как если бы мы зарядили стрелу в лук и выстрелили – роботы фиксируются, накапливая энергию, а затем высвобождают ее в импульсивном порыве, чтобы прыгнуть вперед, — объяснил М. Рави Шанкар, профессор промышленного машиностроения в Питте, чья лаборатория возглавляла исследование. – Обычно срабатывание искусственных мышц, с которыми мы работаем, происходит довольно медленно. Нас привлек вопрос: “Как мы можем взять эту искусственную мышцу и использовать ее для создания скачкообразного, а не медленного срабатывания?””.
Ответ лежал во взаимодействии молекулярного порядка и геометрии.
“Изогнутая композитная форма полимерной мышцы позволяет ей накапливать энергию при питании. То, как выровнены молекулы в мышце, вдохновлено миром природы, где их совместное действие создает энергию в структуре, — делится Мохсен Тебризи, соавтор исследования и аспирант кафедры промышленной инженерии в Школе Свенсона. – Для этого используется не более нескольких вольт электричества”.
Отмечается, что универсальность движений и легкость конструкции позволяют роботам размером со сверчка передвигаться по движущимся поверхностям, таким как песок, так же легко, как и по твердым поверхностям, и даже прыгать по воде.
