Ученые из Политехнического университета Вирджинии (США) создали робота, способного работать автономно и менять свою форму. В своей работе они вдохновлялись киригами – японским искусством изготовления поделок из бумаги при помощи ножниц, сообщает Science Robotics.
Ученые рассказали, что для создания многофункционального трансформирующегося робота требовался особый материал. Он должен был выполнять три функции: изменять форму, сохранять эту форму, а затем возвращаться к исходной конфигурации в течение ряда циклов.
«Одна из задач состояла в том, чтобы создать материал, который был бы достаточно мягким, чтобы резко менять форму, но в то же время достаточно жестким, чтобы создавать адаптируемые машины, способные выполнять различные функции», – отметил доцент кафедры машиностроения Майкл Бартлетт.
Наблюдая за прочностью узоров киригами в резинах и композитах, команда смогла создать структуру с повторяющимся геометрическим рисунком. Затем они создали экзоскелет из сплава с низкой температурой плавления (LMPA), встроенный в резиновую оболочку.
Когда металл растягивается слишком сильно, то деформируется или застывает в фиксированной форме, непригодной для использования. Но с помощью специального металла, встроенного в резину, ученые смогли обойти этот недостаток. Композит оказался способен быстро сохранять желаемую форму, что хорошо подходит для мягких трансформирующихся материалов.
Чтобы обеспечить структуре возвращение в первоначальную форму, команда включила мягкие, похожие на усики нагреватели рядом с сеткой LMPA. Они превращали металл в жидкость при температуре 60 градусов Цельсия. Эластомерная оболочка удерживала расплавленный металл внутри, а затем возвращала ему первоначальную форму.
Испытания показали, что композитный дизайн, вдохновленный киригами, может создавать сложные формы, от цилиндров до шаров. После удара форма менялась и фиксировалась менее чем за 1/10 секунды, а любая поломка исправлялась нагреванием металла.
Объединив этот материал с бортовым питанием, управлением и двигателями, команда создала функциональный беспилотный летательный аппарат, который автономно превращался из наземного в воздушное транспортное средство. Также на его основе была создана небольшая подводная лодка.
«Мы в восторге от возможностей, которые этот материал открывает для многофункциональных роботов», – отметили эксперты.
Ранее сообщалось, что инженеры создали робота-муху. Он был оснащен электрическими мышцами.