Миниатюрный робот пережил удар мухобойкой

Xiaobin Ji et al. / Science Robotics, 2019

Швейцарские и французские инженеры создали робота массой 190 миллиграмм, выдерживающего удар мухобойки. А его автономная версия массой 780 миллиграмм способна двигаться без проводов вдоль линии, отслеживая повороты с помощью двух фотодиодов. Робот работает благодаря актуаторам, которые под действием электрического поля сокращаются подобно мышцам, рассказывают авторы статьи в Science Robotics.

В робототехнике есть несколько передовых направлений, которые пока далеки от практического применения, но считаются перспективными. Среди них можно выделить микророботов и мягких роботов. Роботы первого типа обычно имеют массу от сотен миллиграмм до нескольких грамм и с легкостью умещаются на ладони. Например, в прошлом году Rolls-Royce предложила концепцию осмотра и ремонта авиадвигателей с помощью микророботов, залезающих в их внутренние конструкции, а затем инженеры показали работающий прототип такого робота, лазающий вверх ногами по двигателю.

Мягкие роботы отличаются от остальных тем, что из мягких и эластичных материалов выполняются не только внешние детали корпуса, но и вообще все компоненты. Предполагается, что полностью мягких роботов можно будет безопасно использовать в медицине, а также они будут устойчивы к сильным деформациям.

Инженеры под руководством Герберта Ши (Herbert Shea) из Федеральной политехнической школы Лозанны объединили в своей последней разработке преимущества обеих концепций: их новый робот имеет массу в сотни миллиграмм, выдерживает сильные деформации, и при этом способен двигаться. Робот длиной в четыре сантиметра имеет вытянутую форму и три ноги, которые двигаются благодаря соединенным с ним диэлеткрическим эластомерным актуаторам. Принцип их работы основан на реакции слоев диэлектрика на возбуждаемое электрическое поле: оно заставляет слои сближаться, из-за чего актуатор расширяется в поперечной плоскости и толкает ногу вперед. После этого он сокращается обратно, но нога зацепляется своим концом за поверхность и не возвращается в исходное положение, а подтягивает робота вперед.

Масса пустого робота, способного только двигаться, будучи подключенным по проводам, составляет 190 миллиграмм. Однако робот может поднимать полезную нагрузку, которая в пять раз превышает массу его самого, поэтому инженеры решили использовать ее для придания устройству автономности. Они создали небольшую плату с аккумулятором, преобразователем тока, микроконтроллером, двумя фотодиодами и некоторыми другими компонентами общей массой 780 миллиграмм.

Это позволяет роботу двигаться полностью автономно, причем не только по прямой: разработчики использовали два фотодиода на плате для того, чтобы робот мог следовать за изгибом темной линии на светлом фоне, используя простой алгоритм.


Инженеры показали, что робот без дополнительной электроники способен выдерживать удар мухобойки. Правда, перед дальнейшим использованием его необходимо отлепить от поверхности. При нормальной работе без вмешательств робот, получающий энергию по проводам, способен двигаться со скоростью 30 миллиметров в секунду, а в полностью нагруженном электроникой состоянии его скорость снижается до 12 миллиметров в секунду или примерно 0,3 длины его тела.

Недавно американские инженеры показали другого микроробота на основе диэлектрических эластомерных актуаторов. Они создали летающего робота массой 660 миллиграмм, который способен совершать управляемый полет, получая энергию и команды по проводам.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.