Новый быстрый робот в виде ската (+видео)

Создать обычного робота сегодня легко. Гораздо сложнее сделать мягкого робота с изгибаемыми элементами. А вот сконструировать робота в виде рыбы, которая может плавать как настоящая, является невероятно трудной задачей.

Но теперь группа ученых из Китая близка к созданию роботизированной рыбы, которая может двигаться в воде в два раза быстрее, чем имеющиеся сегодня подобные модели. При длине 9,3 см (18,5 см с хвостом) она плавает более 3-х часов на одной зарядке аккумулятора благодаря интеллектуальной двигательной системе, которая действует как мышцы. Такая система может привести к созданию роботов, которые смогут исследовать океан, контролировать качество воды и делать новые открытия.

В лабораториях робототехников по всему миру уже плавают мягкие роботы из гибких полимеров, а в некоторых из них применяются и живые клетки. Однако большинство плавающих машин использует жесткие двигатели. Вращающиеся винты или машущие плавники затрудняют перемещение в стесненных условиях, тем самым ограничивая доступные для роботов зоны. Существуют роботы на основе альтернативных методов движения, использующие мягкие приводы, которые изгибаются подобно мышцам. Одним из таких приводов является диэлектрический эластомерный привод (ДЭП) — он особенно быстрый и эффективный. Использование ДЭП под водой долгое время считалось неперспективным, потому что толстая электрическая изоляция ухудшает гибкость.

Но инженер Тифенг Ли из Университета Чжэцзян в Ханчжоу задумал усовершенствовать ДЭП и пришел к парадоксальному решению. Люди опасаются, что проходящее через воду электричество может быть опасно для тех, кто находится рядом с роботом, но оказывается, что вода недостаточно хорошо проводит ток, чтобы представлять опасность. «Вода используется в качестве заземляющего электрода, поэтому не будет проблем с утечкой электричества и поражением людей», - говорит Ли.

Новый робот создан по образу ската манта, с крыльями и хвостом. Его наружный слой из мягкого силикона выполнен в виде полости с гидрогелем, соединенным с электродом. При подаче напряжения на электрод он притягивает электроны, делая остальную часть гидрогеля положительно заряженной. Затем этот гель притягивает отрицательно заряженные частицы из воды снаружи. При взаимодействии зарядов гель и вода сжимают тело между ними, в результате чего плавники поднимаются немного вверх. После снятия напряжения с внутреннего электрода они возвращаются в первоначальное состояние. Именно пульсирующее электричество заставляет плавники махать, как крылья.

Робот использует беспроводное дистанционное управление, способен нести камеру и может функционировать при температурах от 0,4 °С до 74,2 °C. Большинство материалов, из которых сделан скат, являются прозрачными, что делает его практически невидимым.

Такие робо-рыбы способны решать целый ряд задач. Они могут контролировать температуру и химический состав воды в океанах, реках и озерах, фиксируя опасное загрязнение, обследовать места кораблекрушений, вести поиск фрагментов разбившихся самолетов. Ли полагает, что мягкий, прозрачный робот не спугнет обитателей океана, как другие подводные машины: он даже способен пробираться через коралловые рифы, не повреждая их.