Междисциплинарная группа ученых и инженеров Университета Миннесоты в США разработала первый в своем роде процесс экструзии на основе растений, который позволяет выращивать более совершенные синтетические материалы для эластичной робототехники. Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
«Софт-робототехника» – сравнительно новая область, в которой роботы изготавливаются из эластичных материалов и способны значительно изменяться в форме и объемах по мере движения. Эти машины можно использовать для операций в труднодоступных местах, куда людям ход закрыт: например, для осмотра или установки труб под землей или навигации внутри человеческого тела для биомедицинских приложений.
Современные софт-роботы вогут также включать в себя компоненты из твердого материала, чтобы использовать тепло и/или давление для преобразования этого материала в более постоянную структуру, подобно тому, как в 3D-принтер подается твердая нить для производства продукта определенной формы. Тем не менее, твердым компонентам труднее придавать нужные конфигурации, что затрудняет перемещение софт-роботов через препятствия или по извилистым путям.
Исследователи из Университета Миннесоты решили эту проблему, разработав новый способ экструзии – процесса, при котором материал проталкивается через отверстие для создания определенной формы. Использование этого нового процесса позволяет роботу создавать свой синтетический материал из жидкости, а не из твердого вещества.
Мэтью Хаусладен, один из ведущих авторов новой разработки, пояснил: «Мы взяли идею в том, как растут растения и грибы: они добавляют материал на концах своих тел, либо на кончиках корней, либо на новых побегах. Затем мы воплотили этот подход в инженерную систему».
Растения используют воду для транспортировки строительных блоков, которые превращаются в твердые корни по мере роста растения наружу. Исследователи смогли имитировать этот процесс с синтетическим материалом, используя технику, называемую фотополимеризацией, которая использует свет для преобразования жидких мономеров в твердый материал. Используя эту технологию, мягкий робот может легче перемещаться по препятствиям и извилистым дорожкам, не волоча за собой какой-либо твердый материал.
Этот новый процесс способен найти применение и в производстве. Поскольку метод исследователей использует только жидкость и свет, операции, использующие тепло, давление и дорогостоящее оборудование для создания и придания формы материалам, могут не понадобиться.
«Очень важной частью этого проекта является то, что в нем участвуют ученые-материаловеды, инженеры-химики и инженеры-робототехники. Объединение их усилий привнесло что-то уникальное, что ни один из нас не смог бы сделать в одиночку», – отметил руководитель исследования Крис Эллисон, профессор Университета Миннесоты.