Источником вдохновения для создания нового робота послужила сама природа, конкретно использовался способ передвижения гусеницы пяденицы. Может быть, это не самый быстрый способ передвижения, если сравнивать с колёсиками и ножками, но зато у него есть неоспоримое преимущество: тихое передвижение в тесных пространствах.
В опубликованной работе в журнале Bioinspiration & Biomimetics Вей Ван и другие исследователи из Сеульского национального университета описывают опыт проектирования и постройки робота со схожим принципом движения. Выше можно видеть, как он ползёт.
Гусеница имеет две или три пары ножек на спереди и две или три подобные ножкам структуры на задней части своего тела, называемые ложными ножками. Как правило, длина этой стадии развития пяденицы не превышает нескольких сантиметров.
У насекомого нет костей, но благодаря сложной мышечной системе они могут выполнять множество движений, включая стояние в вертикальном положении на своих ложноножках.
Для подражания телу гусеницы исследователи использовали материал полидиметилсилоксан (ПДМС), кремнийорганический полимер. Форму для отливки изготовили на 3D-принтере и отлили тело будущего робота, а затем сделали спереди и сзади ножки из плёнки полиимида. Роль мускульных волокон исполняли восемь нитей с продольным эффектом памяти, проходящие через всё тело робота.
Живой червь приводит себя в движение следующим образом: он сначала цепляется задними ножками, а затем двигает передние, распрямляя своё тело. Цепко держась передними и отпустив задние, он вновь сгибает своё тело для следующего шага.
Процесс повторяется для продолжения движения. Робот двигается точно так же. Для управления его движением нужно подавать специальные электрические сигналы на искусственные мускулы. Возможно движение как вперёд, так и назад.
Таким образом робот смог продвинуться за один такой шажок на 54 миллиметра, что составляет треть от длины его тела. Скорость составила 3,6 мм/с. Опытный образец способен поворачивать на 4,3° за шаг. Поворот на 90° сложнее и требует 21 нить, но это всё равно куда лучше предыдущих попыток.
Мышечные структуры гусеницы пяденицы
В будущем мобильность робота будет улучшена с помощью системы независимого управления, и исследователи планируют применить алгоритмы контроля движения для улучшения работы других подобных устройств.
Робот прост, лёгок и тих, что может позволить использовать его для спасательных операций при разборах завалов или при исследовании местности. Также подобные структуры могут быть очень полезны в носимых устройствах. Исследователи надеются добиться создания мягких протезов и других механических устройств.
По материалам phys.org.
