Исследователи создали мягкого робота на солнечной энергии, который может перевозить грузы по воздуху по установленным трассам, подобно канатным дорогам или фуникулёрам.
Мягкий робот работает автономно, может преодолевать подъёмы под углом до 80 градусов и перевозить грузы, превышающие его собственный вес в 12 раз.
«Ранее мы создавали мягких роботов, которые могут быстро передвигаться в воде и по твёрдой поверхности, но хотели разработать модель, способную переносить объекты по воздуху через открытое пространство, — говорит Джи Ин, соответствующий автор статьи об этой работе и доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина. — Самый простой способ сделать это — следовать по установленной трассе, похожей на канатные дороги в горах. И теперь мы продемонстрировали, что это возможно».
Мягкие роботы изготовлены из ленточных жидких кристаллических эластомеров, скрученных наподобие макарон ротини, а затем соединённых на конце в петлю, напоминающую браслет. Этот «мягкий кольцевой робот» подвешен на направляющую, которая может быть нитью, проволокой, кабелем или другим материалом. При этом одно и то же кольцо обёрнуто вокруг направляющей два или три раза, что заставляет кольцо висеть под углом, параллельным направляющей.
При воздействии инфракрасного света, направленного перпендикулярно направляющей, часть ленты, поглощающая наибольшее количество света, сжимается. Это вызывает вращательное движение: часть ленты, подверженная воздействию света, сжимается, подтягивая «более холодную» часть ленты на свет. Затем эта часть нагревается, когда первая секция остывает, заставляя цикл повторяться снова и снова. По мере того как мягкое кольцо катится, скручиваясь само по себе, оно продвигается по направляющей.
«Когда лента поворачивается, это похоже на поворот винта, что позволяет мягкому роботу двигаться по направляющей, даже когда он перевозит груз вверх по крутому склону», — говорит Ин.
Исследователи продемонстрировали, что мягкий кольцевой робот может перемещаться по направляющим толщиной от человеческого волоса до соломинки для питья. Мягкий кольцевой робот также смог преодолеть препятствия на направляющей, такие как узлы или выпуклости. Исследователи показали, что робот может передвигаться вверх и вниз по склону и перевозить грузы, превышающие его вес более чем в 12 раз.
«Мы также показали, что он может следовать сложным маршрутам — это не обязательно должна быть прямая линия», — говорит Фанцзи Ци, первый автор статьи и аспирант NC State. «Мы продемонстрировали, что он может контролируемо следовать по изогнутым линиям, окружностям, трёхмерным спиралям и так далее. Мы считаем, что способность робота адаптироваться к навигации по сложным траекториям предсказуемым образом открывает перспективы для его использования в практических приложениях».
«Сейчас мы думаем о конкретных областях применения этой технологии, а также адаптируем мягких роботов для реагирования на сигналы, отличные от инфракрасного света», — говорит Ин. «Например, разрабатываем мягкий кольцевой робот, работающий на солнечном свете или реагирующий на другие внешние источники энергии».
Статья опубликована в журнале Advanced Science.
Работа была поддержана Национальным научным фондом.
Источник: Университет штата Северная Каролина.