Ученые регулярно черпают идеи из мира природы в попытке улучшить работу роботов, а когда речь идет о мягких роботах, которые плавают, движение в океане является богатым источником вдохновения. Последнее творение в этой области - мягкий робот, созданный по образу ската.
Многие морские существа послужили вдохновением для создания мягких роботов, которые привносят различные возможности в водную среду, но ученые из Университета штата Северной Каролины (NC State) подошли к своей работе с позиции скорости.
"До сих пор плавающие мягкие роботы не могли плавать быстрее одной длины тела в секунду, но морские животные, такие как скаты, способны плавать гораздо быстрее и гораздо эффективнее, - говорит Цзе Инь, автор исследования и доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии в NC State. - Мы хотели использовать биомеханику этих животных, чтобы понять, сможем ли мы разработать более быстрых и энергоэффективных мягких роботов. Разработанные нами прототипы работают исключительно хорошо".
Мы уже видели мягких роботов, созданных по образцу ската, причем некоторые из них использовали машущие механизмы, чтобы имитировать их эффективную движущую силу, а другие полагались на пассивные системы с гибкими плавниками для более естественного движения в воде. Команда NC State фактически создала две версии своего робота, обе из которых сконструированы вокруг мягкого силиконового тела.
При этом крылья, прикрепленные к телу, переключаются между двумя стабильными состояниями, что ученые уподобляют тому, как заколка для волос защелкивается между открытым и закрытым состояниями, когда к ней прикладывается достаточно энергии. Когда тело надувается и сдувается, крылья делают движения вперед и назад, создавая тягу, что, по словам исследователей, похоже на то, как двигаются руки человека при плавании баттерфляем.
"Большинство предыдущих попыток разработать машущих роботов были сосредоточены на использовании двигателей для подачи энергии непосредственно на крылья, - говорит Инь. - В нашем подходе используются бистабильные крылья, которые пассивно приводятся в движение движением центрального тела. Это важное отличие, поскольку оно позволяет упростить конструкцию, что снижает вес".
В более быстрой версии тело используется как единый привод, управляющий обоими крыльями одновременно для достижения максимальной скорости. Заявляется, что это позволяет ему перемещаться со средней скоростью 3,74 длины тела в секунду. Второй робот, созданный для обеспечения маневренности, использует два привода для управления каждым крылом, что позволяет ему совершать крутые повороты. Однако эта более маневренная версия способна перемещаться со скоростью 1,7 длины тела в секунду.
"Эта работа - захватывающее доказательство концепции, но у нее есть ограничения, - говорит Инь. - Наиболее очевидным является то, что нынешние прототипы привязаны к тонким трубкам, которые мы используем для нагнетания воздуха в тело робота. В настоящее время мы работаем над созданием автономной версии без привязи".
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Комментарии
(0) Добавить комментарий