Прозрачного мягкого робота научили бесшумно плавать под водой

C. Christianson et al./ Science Robotics, 2018
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.
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.
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.
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