Японская техника кириґами помогла создать мягкого робота-змею

32
Исследователи из Гарвардского университета создали робота из мягких материалов, движется подобно змее или червя. Инженеры использовали технику раскроя и сборки листового материала, основанная на японском искусстве кириґами.

Робот-змея. Источник: Ahmad Rafsanjani / Harvard SEAS
Робот-змея. Источник: Ahmad Rafsanjani / Harvard SEAS

Как робототехника вдохновляется змеями

Инженеры со всего мира уже давно экспериментируют не только с работами из металла и твердых пластиков, но и с мягкими материалами. Как двигатели в них применяют различные пневматические и гидравлические приводы.

Ахмад Рафсанджани из Гарвардской инженерной школы задумался над тем , как сделать мягких роботов проще, быстрее и дешевле. Он направил свой взгляд на змей, которые умеют двигаться со скоростью до 22,5 км в час, используя для этого только свое лишенное конечностей тело. Оказывается, столь эффективно скользить змеям помогает их чешуя.

Кожа змей устроена таким образом, чтобы скользить, когда змея движется вперед, и цепляться за поверхность, когда движение прекращается. Фактически, змея использует свою чешую, как точку опоры при движении так же, как во время катания на льду используются коньки.

Японская техника кириґами помогла создать мягкого робота-змеюЗаставить цилиндрический мешок с мягкого полимера расширяться и сжиматься по команде с пульта было достаточно просто. А вот с чешуей возникли проблемы, пока изобретатели не упомянули о кириґами . В отличие от древнего искусства оригами, в котором объемные фигуры создают из цельного листа бумаги без всякого разреза, в кириґами все же разрешается разрезать бумагу.

Искусственная чешуя

Исследователи начали с того, что взяли простой плоский лист пластика. С помощью лазерного резака они надрезали его таким образом, чтобы образовалось множество частично отделенных элементов, размером около одного сантиметра. При этом они активно экспериментировали с формой будущей чешуи.

После того, как в письме были сделаны все необходимые разрезы, они окутали этим письмом гидравлический привод в виде цилиндра, который мог растягиваться и сжиматься. Во время расширения письмо распрямлялся и превращался в гладкую поверхность. Важно, что надрезанные элементы могли изгибаться, создавая объемные элементы, которые могли легко зацепиться за поверхность.

«Мы показали, что способность таких кириґами-машин осуществлять движение может быть обеспечена путем достижения баланса между геометрией разрезов и протоколом работы гидравлического привода,»

— отметил Рафсаджани, —

«В будущем эти элементы могут быть оптимизированы для улучшения чувствительности системы.»

Новый робот содержит в себе элементы, необходимые для питания гидравлики. Управление осуществляется дистанционно, поэтому за роботом не тянется никаких проводов или шлангов. И хотя скорость робота-змеи не может сравниться со скоростью змей, он достаточно уверенно ползет вперед.

«Мы надеемся, основанная на кириґами стратегия открывает путь к созданию сразу нескольких новых классов мягких роботов,»

— говорит глава исследовательской группы профессор Катя Бертольди —

«Эти роботы, способные двигаться различными поверхностями, однажды смогут работать в сложных условиях, выполняя миссии по исследованию, проверки, надзора, поиска и спасения, или осуществлять сложные медицинские процедуры.»

Поэтому, если вы когда увидите, как поляной ползет покрыта фиолетовой чешуей пластиковая сосиска, не пугайтесь. Это не галлюцинации, а последнее слово в «мягкой» робототехнике.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше