Полумиллиметровый робот-краб стал самым маленьким в мире дистанционно управляемым шагающим роботом
Крошечный робот-краб, разработанный группой исследователей из Северо-Западного университета, меньше чипа, тем не менее обладает удивительными возможностями для своего размера. Способный ходить, поворачиваться и даже прыгать, он представляет собой еще один шаг на пути к миниатюризации роботов.
По словам разработчиков, это самый маленький из когда-либо созданных шагающих роботов с дистанционным управлением. Ученые решили придать ему форму очень маленького краба, шириной всего полмиллиметра. Несмотря на свой размер, он способен на определенные подвиги, так как его можно заставить сгибаться, ползать, ходить, поворачиваться и даже прыгать. Их прогресс по этому вопросу был опубликован 25 мая в журнале .
Основное назначение робота - чисто исследовательское, но, по словам его разработчиков, он представляет собой открытую дверь для множества применений из-за своего очень маленького размера, который может позволить ему выполнять действия в ограниченном пространстве. "Робототехника - захватывающая область исследований, а разработка микромасштабных роботов - интересная тема для академических изысканий", — сказал Джон А. Роджерс, возглавлявший экспериментальную работу, в заявлении университета. "Можно представить себе микророботов в качестве помощников для ремонта или сборки небольших конструкций или машин в промышленности или в качестве хирургических ассистентов для очистки закупоренных артерий, остановки внутреннего кровотечения или удаления раковых опухолей - и все это в рамках минимально инвазивных процедур", — говорит он.
Краб, о котором идет речь, способен ходить со средней скоростью половины своей длины в секунду. Это значительное достижение, хотя, учитывая масштаб, речь идет всего лишь о четверти миллиметра в секунду. При создании робота исследователи не использовали сложных электронных или гидравлических конструкций. Принцип действия, позволяющий ему ходить, даже в теории довольно прост. Он полностью основан на принципах эластичности и упругости структуры тела робота.
Его структура была разработана из материала, состоящего из сплава с памятью формы. Этот сплав имеет "сохраненную" форму, к которой он неизменно возвращается при нагревании. Когда он охлаждается, тонкий слой стекла возвращает ранее нагретую деталь в деформированное состояние за счет упругости.
Например, в случае с одной из ножек краба это означает, что она имеет два положения, которые можно чередовать, нагревая и охлаждая ее последовательно. Это все, что требуется для появления способности "ходить". Для этого ученые используют лазерные лучи, которые позволяют им очень быстро нагревать целевые участки тела робота. В зависимости от движения лазера можно также управлять направлением движения робота-краба. Можно представить, что на это требуется время, но в действительности, "поскольку эти структуры очень малы, скорость охлаждения очень быстрая", — объясняет Джон Роджерс. "На самом деле, уменьшение размеров этих роботов позволяет им работать быстрее".
Метод сборки, использованный для создания такой маленькой структуры, был вдохновлен методом детских поп-ап книг, с которым исследователи экспериментировали восемь лет назад. Краб был разработан полностью плоским, с использованием геометрических форм. Затем эта плоская структура была приклеена к слегка растянутой резиновой подложке. Когда резина отпускается, краб принимает трехмерную форму. Этот метод позволяет создавать самые разные формы, и исследователи также создали сверчков, жуков, гусениц и т.д.
Если их выбор пал на маленького краба для представленного прототипа, то по очень простой причине. "Благодаря этим методам сборки и концепциям материалов мы можем создавать шагающих роботов практически любого размера и трехмерной формы", — говорит Роджерс. "Но студентов вдохновили и позабавили боковые ползающие движения маленьких крабов. Это был творческий каприз".