Исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали мягкого робота, похожего на гусеницу, который может двигаться вперед, назад и погружаться в узких местах. Движение робота-гусеницы управляется новой структурой серебряных нанопроволок, которые используют тепло для управления изгибом робота, позволяя пользователям управлять роботом в любом направлении.

«Движение гусеницы контролируется локальной кривизной ее тела — ее тело изгибается по-разному, когда она тянет себя вперед, и когда она отталкивается назад», — говорит Юн Чжу, корреспондент статьи о работе и Эндрю А. Адамса. Заслуженный профессор машиностроения и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина. «Мы черпали вдохновение в биомеханике гусеницы, чтобы имитировать эту локальную кривизну, и использовали нагреватели из нанопроволоки, чтобы контролировать аналогичную кривизну и движение робота-гусеницы.

«Создание мягких роботов , которые могут двигаться в двух разных направлениях, является серьезной проблемой в области мягкой робототехники», — говорит Чжу. «Встроенные нагреватели из нанопроволоки позволяют нам управлять движением робота двумя способами. Мы можем контролировать, какие секции робота изгибаются, контролируя характер нагрева мягкого робота. И мы можем контролировать степень изгиба этих секций, контроль количества подаваемого тепла».

Гусеница-робот состоит из двух слоев полимера, которые по-разному реагируют на воздействие тепла. Нижний слой сжимается или сжимается под воздействием тепла. Верхний слой расширяется при нагревании. Рисунок серебряных нанопроволок встроен в расширяющийся слой полимера. Шаблон включает в себя несколько точек отведения, к которым исследователи могут прикладывать электрический ток. Исследователи могут контролировать, какие участки рисунка нанопроволоки нагреваются, подавая электрический ток на разные точки отведения, и могут контролировать количество тепла, прикладывая больший или меньший ток.

Исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали мягкого робота, похожего на гусеницу, который может двигаться вперед, назад и погружаться в узких местах. В этом видеоклипе показано, как ползучий робот, вдохновленный гусеницей, проходит под узким отверстием, контролируя кривизну своего тела. Авторы и права: Юн Чжу, Университет штата Северная Каролина.
«Мы продемонстрировали, что робот-гусеница способен тянуть себя вперед и отталкиваться назад», — говорит Шуан Ву, первый автор статьи и научный сотрудник в штате Северная Каролина. «В целом, чем больший ток мы подавали, тем быстрее он двигался в любом направлении. Однако мы обнаружили, что существует оптимальный цикл, который дает полимеру время остыть, позволяя «мышцам» расслабиться, прежде чем снова сокращаться. Если мы попытались запустить робота-гусеницу слишком быстро, тело не успело «расслабиться» перед тем, как снова сжаться, что затруднило его движение».

Исследователи также продемонстрировали, что движение робота-гусеницы можно контролировать до такой степени, что пользователи могут направить его под очень низкий зазор — подобно тому, как направлять робота, чтобы проскользнуть под дверь. По сути, исследователи могли контролировать как прямое, так и обратное движение, а также то, насколько высоко робот изгибался вверх в любой момент этого процесса.

«Этот подход к управлению движением мягкого робота отличается высокой энергоэффективностью, и мы заинтересованы в изучении способов сделать этот процесс еще более эффективным», — говорит Чжу. «Дополнительные следующие шаги включают интеграцию этого подхода к передвижению мягких роботов с датчиками или другими технологиями для использования в различных приложениях, таких как поисково-спасательные устройства».

Статья «Мягкий ползающий робот, вдохновленный Caterpillar, с распределенным программируемым тепловым приводом» будет опубликована 22 марта в журнале Science Advances.