Этот робот размером с насекомое чувствует себя как дома на суше, под водой и на водной глади
Тараканы могут быть под водой в течение 30 минут, но исследователи из Гарвардского университета создали роботизированный эквивалент, который пробудет там ещё дольше.
Амбулаторный микроробот Гарварда, известный как HAMR, может не только передвигаться по земле, но и перемещаться по поверхности воды и плавать под водой. Это открывает новые возможности для изучения роботов.
Как описано в статье в Nature Communications, HAMR использует многофункциональные ножки, которые позволяют роботу передвигаться по поверхностному натяжению. Используя процесс, называемый электролизгом, он также может применять напряжение, чтобы уменьшить угол между водой и ногами и нырнуть.
Движение выполняется с использованием четырех пар асимметричных закрылков и специально разработанных плавательных приманок, не отличающихся от тех, которые используют дайверский жук. Скользя по поверхности воды, микроробот может уклониться от подводных препятствий. Это также уменьшает сопротивление, удерживая тело робота над водой.
– Это исследование демонстрирует, что микророботы могут использовать физику – в данном случае поверхностное натяжение – для выполнения функций и возможностей, которые сложны для крупных роботов, – говорит ведущий автор Кевин Чен.
Маленькая сборка важна для способности робота плавать.
– Если бы он был намного больше, было бы сложно продержать его на воде, – объясняет соавтор Нил Доши. – Но если бы он был немного меньше, то, возможно, не смог бы создать достаточную силу, чтобы сломать поверхностное натяжение и нырнуть под воду, – добавляет Доши.
HAMR очень легкий: он весит всего 1,65 грамм – примерно столько же, сколько большая скрепка для бумаги, и может нести 1,44 грамм дополнительного веса.
Однако, чтобы вернуться на сушу, HAMR сталкивается с суровым испытанием. Сила натяжения поверхности воды, которая вдвое превышает вес HAMR, толкает робота, а его задние ноги подвергаются резкому увеличению трения в результате наведённого крутящего момента.
Исследователи исправили это, ужесточив передачу робота и установив мягкие подушечки на передние ноги робота. Это увеличивает грузоподъемность и перераспределяет трение во время лазания, чтобы облегчить нагрузку на его конечности.
– Этот робот хорошо иллюстрирует некоторые проблемы и возможности с помощью небольших роботов, – говорит старший автор Роберт Вуд. – Сокращение открывает не только возможности для повышения мобильности, например, прогулки по поверхности воды, но и проблемы, поскольку силы, которые мы считаем само собой разумеющимися в более крупных масштабах, могут начать доминировать над размером насекомого.
Следующей целью исследователей является дальнейшее улучшение локомоции HAMR и поиск пути к возвращению на сушу без пандуса. В качестве возможных решений были предложены гекко-вдохновленные адгезивы и импульсные механизмы прыжков.
