Оригами-роботы научились выполнять сложные движения с помощью магнитного поля
Инженеры из Института Висса Гарвардского университета разработали складываемых роботов, работающих без аккумуляторов и проводов. Они приводятся в действие с помощью внешнего магнитного поля, причем их частями можно управлять отдельно с помощью магнитного поля с определенными характеристиками. Исследование, посвященное разработке, опубликовано в журнале Science Robotics.
Некоторые инженеры при создании роботов вдохновляются японским искусством оригами. Таких роботов можно доставлять в компактном виде в нужное место, а затем раскладывать для работы. Но у такого подхода есть несколько пока не решенных до конца проблем, одна из которых заключается в питании — робот должен либо каким-то образом получать энергию, а использование тяжелых батарей может свести на нет его удобство транспортировки.
Некоторые исследователи решают эту проблему с помощью света или магнитного поля, но обычно такой способ не дает управлять отдельными элементами. Инженеры из Гарварда предложили свой вариант решения этой проблемы. Они сделали несколько оригами-роботов разной конструкции. На сгибах роботов закреплены миниатюрные электрические схемы и спирали из сплава с памятью формы. В обычном состоянии, когда лист расправлен, эти спирали растянуты, но при нагревании они сокращаются подобно мышцам и заставляют конструкцию складываться. Для нагревания используется внешнее магнитное поле, которое создает ток в электрических цепях «мышц». Чтобы инженеры могли управлять отдельными элементами робота, характеристики цепей были подобраны таким образом, чтобы каждый элемент, отвечающий за конкретный сгиб, приводился в действие с помощью переменного магнитного поля определенной частоты.
Исследователи продемонстрировали работоспособность концепции с помощью трех прототипов. Один представлял собой треугольник, к каждой грани которого примыкал еще один треугольник. Второй прототип имел форму руки с захватом на конце, который может захватывать и отпускать небольшие объекты. Также они показали бумажную модель корабля в бутылке, которая расправляет парус когда исследователи включают магнитное поле.
Исследователи считают, что в будущем на основе их разработки можно будет создать робота-эндоскопа, который будет оборудован камерой и другими инструментами, и будет передвигаться внутри организма с помощью внешнего магнитного поля.
В 2015 году международная группа исследователей представила похожего робота, который может самостоятельно собираться из плоского листа в нужную форму, а затем передвигаться с помощью магнитного поля. Однако, как и в случае с другими подобными разработками, движением его компонентов нельзя управлять по раздельности. Другая группа ученых создала оригами-робота, который может доставать проглоченные батарейки. А в исследовательском подразделении компании Philips разработали систему управления сложными роботами с помощью магнитного поля.
Григорий Копиев
Это позволяет тратить в пять раз меньше энергии, чем при полете
Стартап Revolute Robotics из Аризоны разработал гибридного робота, который способен как летать, так и ездить по поверхности. Он представляет собой квадрокоптер, закрепленный на кардановом подвесе внутри металлической клетки сферической формы. Она защищает дрон от повреждений при столкновении с препятствиями, а также выступает в роли опоры при движении по земле, так как благодаря подвесу может свободно вращаться вокруг дрона во всех направлениях. По замыслу разработчиков, робот будет использовать для дистанционного обследования технического состояния оборудования и охраны объектов, сообщает издание New Atlas. Идея о размещении дронов целиком внутри защитного каркаса не нова. Несмотря на дополнительный вес, такой подход позволяет защитить дрон со всех направлений от повреждений при столкновении с препятствиями. Особенно это актуально при полетах в тесных помещениях с большим количеством объектов, например, с целью инспекции состояния оборудования технических сооружений. Такой дрон, к примеру, сделала швейцарская компания Flybotix. Разработанный ею бикоптер имеет защиту в виде почти сферической сетки, полностью покрывающей беспилотник. Схожую конструкцию для защиты дрона использовали и японские инженеры. Однако у предложенного ими варианта была особенность — сферическая защитная клетка, состоящая из двух независимых полусфер, имела возможность свободно вращаться вокруг двух осей, благодаря чему соприкосновение с препятствием меньше влияло на траекторию полета. Дрон, разрабатываемый стартапом Revolute Robotics, также помещен внутрь металлической защитной сетки сферической формы, которая способна вращаться вокруг беспилотника. Но благодаря карданному подвесу, которым квадрокоптер изнутри соединен со сферической оболочкой, это вращение может происходить не по двум осям, а в любом направлении. Эту способность инженеры решили использовать — робот может не только летать, но и ездить по поверхности, используя собственную защитную оболочку в роли всенаправленного колеса. https://www.youtube.com/watch?v=YUcwM7pCZkk Перемещение по поверхности происходит с помощью воздушных винтов дрона, который может наклоняться внутри свободно вращающейся вокруг него сферической оболочки в нужном направлении, регулируя скорость и направление движения. Упругая конструкция клетки и колец подвеса сглаживает толчки и удары, выполняя роль амортизатора. Регулируя уровень тяги пропеллеров, робот способен взбираться по крутым склонам, а при встрече с препятствием, которое нельзя переехать, может просто облететь его по воздуху. При этом на полет тратится в пять раз больше энергии, поэтому передвижение по поверхности оказывается предпочтительнее. В качестве полезной нагрузки робот может нести камеры, лидары и другие сенсоры. Поэтому его можно будет использовать, например, для составления трехмерных карт объектов и обследования технического состояния оборудования и инженерных сооружений, в том числе для инспекции труб. Другим возможным применением робота, по мнению разработчиков может стать охрана территории. Впрочем, защитный каркас — не всегда наилучшее решение, ведь дополнительный вес защиты будет уменьшать время работы дрона. Поэтому инженеры компании Cleo Robotics, которые разработали дрон Dronut X1 специально для работы в помещениях, применили другой подход. Два соосных несущих винта дрона X1 находятся полностью внутри похожего на пончик корпуса, и поэтому надежно защищены от встречи со стенами и другими препятствиями.