Cконструированный в Техническом университете Эйндховена клапан давления позволяет мягким роботам реагировать на окружающую среду без компьютерного управления. Исследование Баса Овервельде, доцента кафедры машиностроения, и докторанта Луука ван Лааке приближает роботов, которые двигаются как живые организмы. Подобные конструкции подходят для исследования пересеченной местности или для применения в медицине.
Роботы ассоциируются в основном с жесткими машинами, управляемыми центральным компьютером, который должен обдумывать каждый шаг. Живые существа, с другой стороны, двигаются плавно, потому что разумное поведение заложено в их телах, что также идеально подходит для роботов, которые постоянно взаимодействуют с людьми, например, при оказании медицинской помощи. Исследовательская область мягкой робототехники работает над роботами из мягких, гибких материалов, которые реагируют на изменения в окружающей среде без внешнего контроля.
Бас Овервелде: "Мы хотим сделать роботов без центрального компьютера, которые двигаются и реагируют на окружающую среду благодаря ответным реакциям робота". В журнале Matter команда исследователей представляет такого мягкого робота, работающего на давлении воздуха без электроники, который ходит и меняет ритм, реагируя на окружающую среду благодаря новому сконструированному клапану.
Сердцем нового мягкого робота является "гистеретический клапан", как исследователи называют свое изобретение в профессиональной публикации. Это своего рода вариация на тему отверстия в бутылке кетчупа. "Это гарантирует, что вы можете легко дозировать кетчуп и что жидкость не вытечет, - говорит Овервелде. - Тем не менее, кетчуп иногда брызгает, если вы держите бутылку вверх дном и сильно сжимаете ее". Тогда отверстие быстро открывается и закрывается. Современные бутылки были модифицированы таким образом, чтобы они как можно меньше "плевались", но Овервельде и его коллеги задались вопросом, можно ли использовать это обычно нежелательное явление для того, чтобы заставить робота двигаться.
В компьютерной модели исследователи сначала определили такие свойства, как жесткость крошечных заслонок в отверстии клапана. Затем клапаны были изготовлены путем заливки силикона 3D-печатную форму. С помощью лазера они вырезали в ней крошечные выемки. В результате получился клапан, который обычно закрыт, но открывается, когда давление достаточно высокое, и закрывается снова только после того как оно падает. Если соединить этот клапан с насосом и резервуаром, то автоматически возникает ритм нарастания давления и прохождения воздуха. Таким образом, мышцы мягкого робота попеременно надуваются и расслабляются.
Новый компонент кажется простым, но оказалось, что он обладает скрытыми возможностями, говорит доктор философии Луук ван Лааке: "Когда мы сделали компьютерную модель двух таких клапанов, подключенных к одному резервуару, оказалось, что они очень точно двигаются в разных направлениях. Совершенно неожиданно, но потом оказалось, что это действительно работает". Это позволило исследователям построить четырехногого робота с естественным ритмом ходьбы, без внешних команд. Мягкая рука с пятью ритмично барабанящими пальцами также оказалась осуществимой.
Пределом мечтаний разработчиков мягких роботов является робот, который не только передвигается сам, но и реагирует на окружающую среду. Такая реакция уже вполне успешна в лаборатории. Если исследователи кратковременно закрывают воздушный шланг, сжимая его, давление в теле робота меняется. После этого робот переключается на другой ритм ходьбы. "Наш мягкий робот может реагировать на окружающую среду, не нуждаясь в командах центрального компьютера", - объясняет Ван Лааке.
Комментарии
(0) Добавить комментарий