Исследователи из Университета Шеффилда в Великобритании приблизили к воплощению в реальность интеллектуальные эластичные «роботизированные ткани», состоящие из модулей, которые могут сжиматься, увеличиваться в размерах и точно занимать заданное им положение в пространстве. Об этом сообщает официальный сайт Университета Шеффилда. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Исследование, проведенное доктором Родерихом Гроссом с факультета автоматического управления и системной инженерии Университета Шеффилда, впервые продемонстрировало, как маломощные роботизированные модули диаметром около 2,5 см могут соединяться друг с другом через эластичную сетку, образуя интеллектуальную «роботизированную ткань», и с точностью перемещаться в заданном направлении.
Опубликованное в журнале Nature Communications исследование впервые показало, что эластичные соединения позволяют роботизированным модулям «двигаться строем», превосходя по производительности модули, которые жестко связаны или не связаны вообще.
Ученые из Шеффилда отмечают, что данное исследование прокладывает путь к разработке роботизированных тканей со сверхнизким энергопотреблением, которые смогут перемещаться в недоступных для человека пространствах (например, в подземных водопроводных трубах для поиска трещин), либо сжиматься и трансформироваться для выполнения других задач (например, внутри человеческого тела для обеспечения медицинского наблюдения или лечения).
Прототипы тканей, разработанные в ходе исследования, состоят из небольших роботизированных модулей (также известных как «килоботы»), которые, в силу своего ограниченного размера, обладают низкими вычислительными возможностями, но зато потребляют очень мало энергии.
Каждый такой килобот использует для движения вибрационные двигатели, однако сам по себе не может точно контролировать направление своего движения. Будучи же частью эластичной сетки, он взаимодействует с другими соседними модулями для выполнения общей задачи.
Д-р Гросс пояснил: «Предыдущие исследования рассматривали интеллектуальные ткани, которые ощущают свое окружение или меняют внешний вид. В нашем исследовании рассматриваются интеллектуальные ткани, которые перемещаются из одного места в другое, а это означает, что они могут разворачиваться без помощи человека. В будущем такие ткани смогут эффективно перемещаться в различных недоступных для человека пространствах, например, для осмотра внутренней части реактивного двигателя».
Исследователи из Университета Шеффилда в качестве образцов изготовили роботизированные ткани, состоящие из 49 модулей Kilobot. Их эксперименты показали, что отдельный модуль не способен самостоятельно двигаться по прямой. Ткань из 16 модулей может делать это, но только недолгое время. В целом же – чем больше модулей входит в состав «умной» роботизированной ткани, тем успешнее устройство движется в намеченном направлении.
Дальнейшие эксперименты в исследовании продемонстрировали, как ткань с точностью движется по заданному пути (кругу): ткань сначала меняет форму, чтобы пройти через воображаемое меньшее пространство, а затем восстанавливает свою первоначальную форму.
Модули, разработанные учеными из Шеффилда, полагаются не столько на свою способность «собирать и коллективно использовать информацию». Их согласованию в большей степени помогают физические связи внутри эластичной сетки. Это означает, что модули меньше зависимы в плане энергоемкости, чтобы действовать согласованно, что может помочь их миниатюризации и реализации в виде «умных» роботизированных тканей, состоящих уже из многих тысяч элементов.