Растущего робота научили обвиваться вокруг предметов

Инженеры из Италии и Франции разработали робота под названием FiloBot, способного расти в длину. Его конструкция объединяет в себе робототехнику с 3D-печатью — робот печатает свой собственный корпус и за счет этого продвигается в заданном направлении. Подобно растению FiloBot может продвигаться по направлению к источнику света и обвиваться вокруг окружающих предметов для получения дополнительной опоры, как виноградная лоза. Статья с описанием робота опубликована в журнале Science Robotics.

При создании роботов инженеры зачастую черпают вдохновение из природы. При этом среди объектов, чьи особенности строения и поведения заимствуют разработчики, бывают не только животные, но и растения. Например, инженеры из Университета Стэнфорда создали растениеподобного мягкого надувного робота, который для перемещения вместо того, чтобы передвигать себя целиком, увеличивает собственную длину в заданном направлении. Корпус робота сделан из мягкой полимерной трубчатой оболочки, которая изначально находится в свернутом состоянии и разворачивается по мере необходимости за счет действия пневматики.

Главный минус такой конструкции заключается в конечности длины тела робота, из-за чего он способен действовать только в ограниченном пространстве вокруг себя. Этого недостатка лишен FiloBot — робот, разработанный инженерами под руководством Барбары Маццолаи (Barbara Mazzolai) из Итальянского технологического института. В его конструкции объединили робототехнику и 3D-печать: FiloBot способен в буквальном смысле расти подобно растению, постепенно допечатывая собственное тело в заданном направлении.

Корпус робота имеет диаметр 4 сантиметра в самой широкой части и массу около 83 граммов. Конусообразная верхняя деталь робота способна вращаться и фактически отвечает за печать трубчатого «стебля», укладывая расплавленный филамент вокруг основания головной детали по окружности слой за слоем. Нить PLA-пластика с помощью электромотора протягивается через внутреннюю часть робота от находящейся у основания робота катушки и подается через расположенное сбоку на вращающейся печатающей головке отверстие экструдера.

Головная часть робота за счет формы нижней части купола в процессе вращения двигает сама себя вдоль напечатанного «стебля», опираясь на свежеуложенный слой филамента с каждым поворотом. Рост робота происходит от основания, на котором располагается крепление для катушки с филаментом и два охлаждающих вентилятора, которые направляют воздушный поток внутрь трубчатого полого корпуса.

Варьируя скорость вращения головной части, температуру нагрева и скорость подачи нити материала, можно регулировать толщину и высоту укладываемых витков как по всей длине окружности, так и с определенной стороны. Таким образом можно отклонять «стебель» корпуса в процессе роста в нужном направлении. Кроме того, можно регулировать жесткость печатаемого корпуса и общую скорость роста, которая в экспериментах варьировалась от двух до семи миллиметров в минуту.

Чтобы FiloBot мог самостоятельно находить путь в окружающей среде, инженеры оснастили его фотосенсорами и акселерометром. Благодаря им робот может, к примеру, отклоняться в процессе роста в сторону источника света, или, наоборот, — в сторону наименьшей его интенсивности. Также он способен найти подходящую опору поблизости и обвиться вокруг нее, подобно виноградной лозе. За счет дополнительной опоры на окружающие предметы робот может компенсировать недостаток собственной прочности, поднимаясь в итоге на большую высоту, чем мог бы без использования опоры.

FiloBot, по мнению его создателей, благодаря своей способности продвигаться через неструктурированную естественную среду со множеством препятствий, сможет пригодиться, например, для выполнения задач мониторинга окружающей среды, в том числе в опасных условиях. Также роботы с подобной конструкцией смогут использоваться в будущем для автономного строительства различных структур.

Способность увеличивать длину тела, не перемещаясь при этом целиком, также использовали разработчики робота, способного ползать в толще песка. Робочервь, созданный американскими инженерами, выдувает перед собой воздух, размягчая толщу песка перед собой, а затем продвигается вперед, раскладывая изначально сложенные фрагменты мягкого тела.