Робот в виде гусеницы c питанием и управлением от лучей света (+ видео)

Исследователи с факультета физики Варшавского университета использовали технологию жидкокристаллических эластомеров, изначально разработанную в Институте LENS во Флоренции, чтобы продемонстрировать биоинспирированного микро-робота в натуральную величину, который способен имитировать перемещение гусеницы.

Мягкий робот длиной 15 миллиметров получает энергию из луча зеленого света и управляется с помощью пространственно-модулированного лазерного луча. Помимо путешествия на плоской поверхности, он также может подниматься по склонам, протискиваться в узкие щели и перетаскивать грузы.

В течение десятилетий ученые и инженеры пытаются создать роботов, имитирующих различные естественные типы движения в природе. Большинство из этих конструкций имеют жесткий каркас и соединения, управляются с помощью электрических или пневматических приводов. Однако, огромное количество живых существ в природе перемещаются в среде обитания за счет своих мягких тел. К ним относятся дождевые черви, улитки и личинки насекомых. Они могут эффективно действовать в сложных ситуациях, используя различные стратегии поведения. На сегодняшний день, попытки создания мягких роботов ограничивались большими размерами (как правило, десятки сантиметров), в основном из-за трудностей в питании и дистанционном управлении.

Жидкокристаллические эластомеры (Liquid Crystalline Elastomers — LCE) – «умные» материалы, которые могут демонстрировать значительные изменения формы при освещении их видимым светом. Недавно разработанные технологии позволяют делать из мягких х материалов произвольные трехмерные формы с заданными паметрами активации. Вызываемая воздействием света деформация позволяет монолитной структуре LCE выполнять сложные движения без использования целого ряда отдельных приводов.

Исследователи из Варшавы вместе с коллегами из LENS (Италия) и Кембриджа (Великобритания) разработали в виде гусеницы в натуральную величину эту монолитную, оптико-механическую конструкцию из жидкокристаллического, чувствительного эластомера, который позволяет при перемещении контролировать степень деформации, имитируя естественные движения гусеницы. Робот может толкать груз тяжелее его в десять раз, демонстрируя свою способность работать в сложных условиях и указывая на возможные применения в будущем.

«Конструирование мягких роботов требует совершенно новых подходов к механике, электропитанию и управлению. Мы только начинаем учиться у природы и изменять наши подходы к проектированию на возникшие в процессе естественной эволюции», — так считает Петр Васильчук, возглавивший проект руководитель факультета Фотонных наноструктур варшавского университета.

Исследователи надеются, что новые подходы к выбору материалов, методам изготовления и стратегии разработки должны открыть новые возможности для мягких роботов микро и миллиметровых размеров, в том числе плавающих (как на поверхности, так и под водой) и даже летающих.