Учёные создали робота-амфибию с тройной реакцией на среду
Китайские исследователи представили робота-амфибию нового поколения, обладающего тройной реакцией на внешние стимулы и предназначенного для работы в разнообразных средах. Этот робот-амфибия, вдохновлённый превосходной ловкостью и адаптивностью лучших представителей природы, таких как муравьи и жуки-вертячки, был разработан учёными из Технологического университета Гуандун и Гуандунского педагогического политехнического университета. В будущем подобные крошечные машины, а не громоздкие устройства, могут найти применение в ликвидации последствий стихийных бедствий, мониторинге окружающей среды и медицинских процедурах.
В последние годы интерес к мягкой робототехнике значительно вырос. Однако большинство современных мягких роботов ограничены узкоспециализированными ролями, реагируя на единственный триггер, такой как свет или тепло, и работая только в одной среде — на суше или в воде. Попытки совместить эти возможности часто приводили к конфликту сигналов и ненадёжной работе. Основной задачей было создание единой системы, которая могла бы гармонично интегрировать множественные «чувства» окружающей среды, позволяя одному роботу-амфибии адаптироваться и последовательно работать на динамичной границе между водой и сушей.
Вдохновившись тем, как насекомые непрерывно и синергетически интерпретируют своё окружение, команда разработала многослойную композитную плёнку, выступающую в роли продвинутой «искусственной мышцы». Этот новый дизайн элегантно разделяет различные реакции робота-амфибии, решая проблему интерференции, которая ограничивала предыдущие модели. Процесс изготовления начинается с обычной полиимидной плёнки, химически модифицированной для создания слоя полиамидной кислоты, высокочувствительной к изменениям температуры и влажности. Затем к этой плёнке присоединяется слой силиконовой резины, содержащий магнитные частицы неодима-железа-бора. Этот «трёхслойный бутерброд» обеспечивает мощную тройку реакций: на температуру, влажность и магнитные поля.
Этот робот-амфибия весит всего 8 миллиграмм. На поверхности воды он достигает скорости до 9,6 см/с, что является производительностью, сравнимой с реальными жуками-вертячками. Робот-амфибия использует мощную перекатывающуюся походку, когда им управляют с помощью вращающегося магнитного поля. Это движение позволяет ему преодолевать различные типы местности, включая подъём по склонам и переходы между водой и сушей. Примечательно, что он достаточно силён, чтобы нести полезную нагрузку, в 2,5 раза превышающую его собственный вес. Робот-амфибия продемонстрировал свои возможности, транспортируя небольшой камешек по сложной местности, перемещаясь из воды на сушу и обратно в воду. В этом испытании робот высвободил груз точно по команде, отреагировав на кратковременный импульс ближнего инфракрасного света. Свет генерировал тепло, вызывая изменение формы, которое заставило робота развернуться. После этого робот-амфибия вернулся к своей исходной форме и отступил под магнитным управлением, завершив полный цикл взятия, транспортировки и целевой доставки.