Американские ученые создали прототип прозрачного мягкого подводного робота, который может двигаться в воде, извиваясь всем корпусом подобно угрю. Жидкостные электроды позволяют ему практически бесшумно плыть со скоростью до 2 миллиметров в секунду, пишут ученые в Science Robotics.
Для выполнения механических операций или перемещения а пространстве мягкие роботы обычно используют актуаторы, которые приводятся в действие с помощью электрических сигналов. Если такой робот разрабатывается для работы под водой, то схемы электропитания должны быть хорошо гидроизолированы. Чтобы избавиться от риска замыкания ученые предлагают использовать вместо электрических компонентов управления микрофлюидные — из них можно составить логические схемы, которые могут работать, например, за счет химических реакций с образованием газообразных продуктов.
Инженеры под руководством Майкла Толли (Michael Tolley) из Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили при проектировании подводных роботов не отказываться полностью от электрических компонентов, а просто использовать окружающую робота жидкую среду в качестве одного из электродов. С использованием такого подхода разработчики построили прототип прозрачного мягкого робота, который двигается под водой за счет волнообразных движений «тела». Образцом для робота послужили лептоцефалы — особая стадия личиночного развития угрей и некоторых родственных ему видов. Для лептоцефалов характерно лентообразное и полностью прозрачное тело.
Основными компонентами такого робота стали диэлектрические упругие актуаторы, каждый из которых сделан из трех прозрачных полиакрилатных слоев. Между собой слои в актуаторе разделены плоскими камерами, заполненными жидкостью и связанными с внешним источником тока. При подаче напряжения жидкость в камере выполняет роль внутреннего электрода, а вторым, внешним, электродом становится окружающая жидкость. На находящийся между двумя жидкостными электродами слой полиакрилата таким образом подается разность потенциалов, в результате чего этот слой расширяется и актуатор изгибается. Подавая нужное напряжение на один из двух каналов, можно заставить актуатор изгибаться в разные стороны.
Робот состоит из трех секций, каждая из которых может изгибаться в одном из двух направлений. Общие размеры робота составили 22 сантиметра в длину, 5 сантиметров в ширину и 1,5 миллиметра в толщину. Авторы работы попеременно активировали некоторые из секций, подавая на них напряжение в 7,5 киловольта, и заставили таким образом робота извиваться в воде и перемещаться вперед. Максимальная скорость поступательного движения составила 1,9 миллиметра в секунду.
Собранный инженерами робот пропускает 94 процента видимого света и практически невидим для человеческого глаза. Кроме этого, движение робота под водой оказалось практически бесшумным: максимальная громкость работающих актуаторов во всех экспериментах не превосходила 0,3 децибела.
Еще одним достоинством предложенной схемы ученые называют возможность использовать для подкрашивания проводящей жидкости флуоресцентный краситель. Некоторые морские животные, включая угрей, используют флуоресценцию в качестве способа коммуникации, предупреждая друг друга об опасности или привлекая внимание. В случае искусственных подводных роботов флуоресцентный краситель может использоваться для визуализации или обнаружения робота, в видимом свете практически неразличимого.
Авторы исследования отмечают, что в ближайших планах — разработать для нейтрально плавучего робота систему регуляции глубины плавания, а также сделать изгибы его тела слегка асимметричными для повышения его скорости. По словам ученых, в будущем такого робота можно использовать, например, для исследования морских экосистем.
Разработанный в данном исследовании робот — далеко не первый пример мягких прозрачных подводных роботов. Например, в прошлом году ученые построили из гидрогеля прототип мягкого робота с гидравлическими актуаторами, которые могут сжаться за 4 секунды. Этого оказалось достаточно, например, для того, чтобы поймать небольшую рыбу.
Александр Дубов
Он весит около 500 килограмм
Китайская компания Unitree Robotics представила большого пилотируемого человекоподобного робота-меха GD01. Он имеет рост выше человеческого и массу около 500 килограмм вместе с пилотом. В области его торса расположена кабина с креслом, оборудованная каркасом безопасности. В начале опубликованного на YouTube видеоролика GD01 самостоятельно выходит из производственного помещения, после чего пилот забирается внутрь кабины по элементам конструкции и садится в кресло, пристегиваясь ремнями. Помимо ходьбы на двух ногах, робот может передвигаться на четырех конечностях, отклоняясь назад и опираясь руками о землю. Цена модели начинается от 650 тысяч долларов США.