Магнитная робомедуза вырыла яму

Немецкие инженеры создали робомедузу, управляемую внешним магнитным полем. С помощью него робот может плыть, взмахивая лопастями, захватывать легкие предметы, а также рыть углубления в дне, рассказывают авторы статьи в Nature Communications.

Несмотря на миниатюризацию электроники, разработчики небольших роботов зачастую все еще ограничены в возможностях. К примеру, не всегда удается использовать в миниатюрном роботе автономную систему питания и управления движением. Вместо этого инженеры часто создают пассивные конструкции, полностью управляемые с помощью внешних стимулов. Обычно для этого используют магнитное поле, которое одновременно выступает в качестве источника команд и двигающей силы. Но возможности таких роботов, как правило, очень ограничены.

Группа инженеров из Института интеллектуальных систем общества Макса Планка под руководством Метина Ситти (Metin Sitti) создала нового пассивного робота, способного плавать в жидкости и перемещать предметы. Авторы взяли за основу принцип движения, используемый медузами, в частности Scyphomedusae. На этапе личинок они имеют форму звезды с восемью лопастями — аналогичную форму имеет и робот. Он выполнен из восьмиконечной центральной части, к которой присоединены намагниченные конечности  с пассивными лопастями. Диаметр робота составляет около трех миллиметров.

Центральная часть выполнена из силиконового эластомера с включениями пятимикрометровых ферромагнитных частиц из неодима, железа и бора. Для придания роботу неравномерной намагниченности исследователи использовали простой, но примечательный метод. Они помещали на центр силиконовой части каплю, после чего конечности обволакивали каплю. Затем каплю замораживали и частицы намагничивали во внешнем поле величиной 1,8 тесла, после чего каплю размораживали и полимер снова распрямлялся. На последнем этапе на конечности прикрепляли немагнитные полимерные лопасти, а в центр устанавливали воздушный пузырь для придания роботу нейтральной плавучести.

Намагничивание центральной полимерной секции в изогнутом состоянии позволяет изгибать ее магнитным полем той или иной направленности. При этом робот подобно личинке медузы двигает лопастями и двигается вперед. Кроме того, инженеры показали несколько практических применений робота. К примеру, он может расчищать дно, убирая с него мелкие частицы. Также он способен поднимать наверх легкие частицы. Робот может переключаться между разными режимами взаимодействия с окружающими объектами, меняя длительность фаз движения конечностей и возврата их в исходное положение, а также амплитуду движений. Наконец, робота можно использовать для смешивания различных жидкостей.

Ранее группа Метина Ситти уже разрабатывала магнитных роботов. К примеру, в прошлом году они представили сразу две такие разработки. Один робот также состоит из силиконового эластомера с феромагнитными включениями, но представляет собой прямоугольную полоску. Робот так же способен переносить на себе объекты, захватывая их и перекатываясь по поверхности. Другая разработка состоит из соединенных эритроцита и бактерии. Бактерия двигает всю конструкцию вперед с помощью жгутика, а эритроцит несет на себе лекарство и суперпарамагнитные частицы, позволяющие менять направление движения.

Григорий Копиев