Швейцарцы занялись разработкой съедобного робота
Исследователи из Федеральной политехнической школы в Лозанне разработали небольшие пневматические приводы, сделанные из желатин-глицеринового композиционного материала. В будущем такие приводы позволят делать съедобных роботов, например, для безболезненных гастроэнтерологических исследований. Препринты работы исследователей опубликован на arXiv.org, а ее краткое изложение приводит TechCrunch.
Сегодня пока не существует роботов, которых можно было бы безопасно использовать для гастроэнтерологических исследований. Дело в том, что все существующие разработки требуют источника питания, встроенного или внешнего, что накладывает определенные ограничения на применение роботов.
Например, встроенный аккумулятор может попасть под действие желудочного сока; продукты начавшейся химической реакции могут отравить пациента. Использование же внешнего источника питания может доставлять дискомфорт пациентам.
Новая разработка швейцарских ученых в перспективе не будет нуждаться в источнике питания, поскольку сможет передвигаться под действием кислорода из воздуха и пищеварительных веществ. Пока же желатиновые приводы, разработанные исследователями, являются пневматическими.
Ученые сделали их, чтобы убедиться, что желатин-глицериновый материал по показателям эластичности и прочности не уступает силиконам, сегодня активно используемым в различных медицинских изделиях. Для проверки швейцарцы создали манипулятор с двумя желатиновыми пневматическими «пальцами».
Сперва исследователи экспериментировали с различным соотношением желатина и глицерина. По результатам экспериментов выяснилось, что наилучших результатов удалось добиться смешав желатин и глицерин в пропорции 1 к 1, причем перемешивание производилось на протяжении 30 минут при температуре 80 градусов с последующей сушкой на протяжении 48 часов.
Модуль упругости получившегося материала составил 2,7 +/- 0,5 мегапаскаля. Для сравнения, силиконовый каучук, используемый для изготовления мягких роботов, имеет модуль упругости от 1,3 до 3 мегапаскалей в зависимости от состава.
«Пальцы» желатинового пневматического манипулятора исследователи выполнили методом отливки в форму. При этом они были выполнены сегментными — каждый сегмент имеет внутри небольшую камеру и крепится к плоскому основанию. При накачке воздуха и повышении давления камеры расширяются, растягивая стенки сегментов, и «палец» сгибается.
При внутреннем давлении в 25 килопаскалей (0,2 атмосферы) «палец» действовал на тензометрический датчик с силой 0,34 ньютона. При этом угол сгибания «пальца» составил 170,3 градуса. Этих давления и силы оказалось достаточно, чтобы манипулятор мог захватывать и удерживать относительно тяжелые объекты.
Эксперимент был проведен с захватом и удержанием яблока (95,6 грамма), вареного яйца (47,7 грамма), апельсина (104,8 грамма), кубика «лего» (25,7 грамма) и упаковки жвачки (153,1 грамма). Теперь исследователи намерены доработать полученный желатин-глицериновый материал, чтобы повысить его температуру плавления. Сейчас она составляет 35 градусов Цельсия.
В конце января текущего года международная группа ученых представила мягкого робота, который призван облегать сердце и помогать ему сокращаться. Новый робот предназначен для помощи пациентам, страдающим от сердечной недостаточности и ожидающим пересадки сердца.
Робот представляет собой устройство, выполненное в виде рукава из силикона и покрытое биосовместимым гидрогелем. В рукаве находятся два слоя пневматических искусственный мышц. Как и волокна миокарда, приводы внутреннего слоя расположены циркулярно, а внешнего — спирально. Их одновременное сокращение вызывает сжатие и скручивание рукава, повторяющие естественные движения сердца.
Василий Сычёв
Неисправность одного из винтов привела к поломке несущей конструкции пилона
Британский разработчик аэротакси Vertical Aerospace объявил о завершении предварительного расследования аварии прототипа VX4, которая произошла 9 августа на аэродроме Котсволд в Англии во время испытания, имитировавшего отказ одного из двигателей. Согласно опубликованной на сайте информации, причиной падения прототипа стала неисправность одного из воздушных винтов, спровоцировавшая поломку несущей конструкции пилона, на котором размещаются двигатели. Проект электрического аэротакси VX4 британской компании Vertical Aerospace был впервые представлен в 2020 году. Это конвертоплан с фюзеляжем длиной 11 метров, 15-метровым прямым крылом и V-образным хвостовым оперением. На крыле на четырех пилонах расположены восемь электромоторов с воздушными винтами. При этом четыре из них, расположенные перед передней кромкой крыла, имеют поворотный механизм и могут разворачиваться на 90 градусов при переходе от режима висения к горизонтальному полету. Другие четыре винта закреплены неподвижно на тех же пилонах, но позади крыла. Кабина VX4 рассчитана на перевозку четырех пассажиров и одного пилота. Первый полет летательного аппарата, проходивший в режиме висения на небольшой высоте со страховочными тросами, произошел в сентябре 2022 года. После серии аналогичных испытаний в июле 2023 года VX4 совершил первый свободный полет, в котором дистанционно-управляемый летательный аппарат разогнался до скорости 70 километров в час. Однако 9 августа на аэродроме Котсволд в Англии во время испытаний, в которых изучалось поведение аэротакси в случае отказа одного из двигателей, прототип совершил жесткую посадку и частично разрушился. . Компания начала расследование и 31 августа сообщила о первых результатах: причиной падения стала неисправность одного из передних воздушных винтов. Он отсоединился от крепления после запланированного отключения другого двигателя во время испытаний. Возникшие из-за этого несбалансированные нагрузки привели разрушению несущей конструкции моторного пилона. После чего воздушное судно перешло к устойчивому снижению, прежде чем получило повреждения при столкновении с землей. Компания сообщает, что уже переработала конструкцию проблемного пропеллера, и устранила существовавшую в его ранней модификации проблему. Новый пропеллер будет использоваться в следующей фазе испытаний. Также Vertical Aerospace отмечает, что ключевые показатели остальных электросистем, включая батареи, во время и после инцидента оставались в допустимых пределах, продемонстрировав свою надежность. Более подробная информация будет опубликована, когда Отдел расследования воздушных происшествий Великобритании завершит разбирательство. Теперь Vertical Aerospace будет ожидать завершения строительства второго и третьего прототипов, в конструкцию которых внесено множество улучшений. Ожидается, что они будут готовы уже в 2024 году. Поврежденный VX4 будет использоваться в дальнейшем только для наземных тестов. При этом авария не должна сказаться на запланированных сроках сертификации. Они остаются прежними — компания планирует пройти ее в 2026 году. Множество компаний, разрабатывающих прототипы аэротакси, уже находятся на завершающих стадиях испытаний. Например, недавно китайская компания EHang объявила об окончании всех сертификационных тестов своей модели полностью автоматического двухместного аэротакси EH216-S. В ближайшее время компания станет первой в мире получившей сертификат типа на воздушное судно такого класса.