Исследователи из Университета штата Северная Каролина и Пенсильванского университета в США создали эластичных роботов, способных перемещаться в сложных средах, таких как лабиринты, без вмешательства человека или компьютерного программного обеспечения. Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
«Эти эластичные роботы демонстрируют концепцию, названную нами «физический интеллект», которая исходит (в отличие от вычислительного интеллекта) из того, что структурный дизайн и интеллектуальные материалы позволяют гибкому роботу самостоятельно ориентироваться в различных ситуациях», – отметил Цзе Инь, адъюнкт-профессор машиностроения и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина и автор научной статьи о проведенной исследовательской работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Мини-роботы изготовлены из жидкокристаллических эластомеров в форме скрученной ленты, напоминающей полупрозрачные разновидности макарон – ротини. Если такую ленту положить на поверхность с температурой горячее окружающего воздуха (не менее 55 градусов Цельсия), часть ленты, касающаяся поверхности, сжимается, а часть, контактирующая с воздухом, сохраняет прежнюю форму. В итоге это вызывает вращательное движение, и чем теплее поверхность, тем быстрее движется лента.
«У формы стержней с гладкими сторонами в этом случае проявляется недостаток – когда они сталкиваются с объектом, они просто вращаются на месте. Эластичный робот, который мы сделали в форме скрученной ленты, способен преодолевать эти препятствия без какого-либо вмешательства человека или компьютера» – пояснил Инь.
Ленточный «робот-ротини» делает это двумя способами. Во-первых, если один конец ленты сталкивается с объектом, лента слегка поворачивается, чтобы обойти препятствие. Во-вторых, если с объектом сталкивается центральная часть робота, она «отщелкивается». То есть быстро высвобождает накопленную энергию деформации, что заставляет ленту слегка подпрыгивать и переориентироваться перед приземлением. Ленте, возможно, придется «отщелкнуться» более одного раза, прежде чем она найдет ориентацию, которая позволит преодолеть препятствие, но в конечном итоге она всегда найдет путь для продвижения вперед.
«В этом смысле «робот-ротини» очень похож на роботов-пылесосов, которые многие люди используют в своих домах. За исключением того, что созданный нами робот черпает энергию из окружающей среды и работает без какого-либо компьютерного программирования», – отмечает Инь.
Другой автор статьи об этом исследовании, Яо Чжао, доктор наук из Университета штата Северная Каролина, добавляет: «Два действия, вращение и «отщелкивание», которые позволяют роботу преодолевать препятствия, действуют по градиенту. Самый мощный «щелчок» происходит, если объект касается центра ленты. Чем дальше от центра, тем менее выражено «отщелкивание», а в оконечностях ленты, примерно на последних пятых частях ее длины, «щелчки» вообще не происходят».
Исследователи провели несколько экспериментов, демонстрирующих, что лентообразный мягкий робот способен перемещаться по различным лабиринтам. Исследователи также продемонстрировали, что такие эластичные роботы будут хорошо работать в условиях пустыни, показав, что они способны взбираться и спускаться по рыхлым песчаным склонам.
«На это интересно и весело смотреть, но более важно, что это дает новое представление о том, как мы можем создавать гибких, эластичных роботов, способных собирать тепловую энергию из окружающей среды и автономно преодолевать сложные, неструктурированные условия, такие как суровые пустыни», – подчеркивает Инь.