Связанный контент
- Как биомимикрия вдохновляет инновации человека
Meshworm использует перистальтику, сокращая и расширяя различные мышечные сегменты, чтобы продвигаться по земле. Изображение через MIT
В последние несколько лет инженеры все чаще обращают внимание на мир природы, изобретая передовые роботы. Летающие дроны, вдохновленные птицами и насекомыми, поднялись в небо, и для морей были разработаны плавательные роботы на основе медуз.
Теперь команда ученых из Массачусетского технологического института, Гарварда и Сеульского национального университета была вдохновлена другим видом робота следующего поколения: скромным земляным червем. Как подробно описано в статье, недавно опубликованной в журнале « Транзакции по мехатронике», группа во главе с профессором Сангбэ Ким создала устройство, которое они называют «Meshworm», небольшого робота, который ползает по земле точно так же, как это делают черви, используя принцип перистальтика.
Устройство приводится в движение спиральной спиралью из искусственной мышцы, изготовленной из сплава титана и никеля, материала, выбранного по определенной причине: при нагревании он растягивается и после охлаждения возвращается к своей первоначальной форме. Инженеры использовали внутреннюю батарею и печатную плату, чтобы подавать слабый электрический ток на разные мышечные сегменты в Meshworm, нагревая каждый из них по очереди. Когда каждый сегмент нагревается, он расширяется по длине, в результате чего внешняя окружность сетки кратковременно сжимается, а затем быстро возвращается к своему первоначальному размеру. Поскольку это движение происходит последовательно в каждом сегменте, оно вызывает волну сжатия, которая позволяет Meshworm ползать по земле.
Все это может показаться сложным, но это выглядит невероятно реалистично - вы, вероятно, видели это сотни раз за свою жизнь на природе. В дополнение к дождевым червям улитки и морские огурцы также перемещаются через перистальтику, и наши собственные желудочно-кишечные тракты перемещают пищу, используя тот же механизм. Посмотрите движение Meshworm в видео MIT ниже:
Кроме того, робот оснащен искусственными мышцами, которые бегут по его длине как с левой, так и с правой стороны. Когда любая из этих мышц нагревается, они тянут устройство влево или вправо, позволяя ему поворачиваться в любом направлении по мере движения вперед. Автономный робот может быть запрограммирован на движение по определенным путям без вмешательства человека.
У Meshworm есть еще одна примечательная особенность: он почти неразрушим. Поскольку устройство состоит почти полностью из мягких частей, его можно забивать или наступать, не причиняя реального ущерба. «Вы можете бросить его, и он не рухнет», - сказала Ким в пресс-релизе MIT. «Большинство механических деталей в небольших масштабах жесткие и хрупкие, но детали в Meshworms все волокнистые и гибкие».
Потенциальные возможности использования концепций, демонстрируемых в этом устройстве, различны. Исследование финансируется DARPA, агентством Министерства обороны США, которое разрабатывает новые военные технологии, и некоторые полагают, что когда-нибудь робота можно будет использовать в разведывательных миссиях, поскольку его можно сбрасывать с воздуха, запускать или бросать на относительно большие расстояния. и земля без вреда. Исследователи отмечают, что такая технология может быть полезна для навигации по пересеченной местности и установки в небольших пространствах; это, наряду с тем фактом, что он работает тихо и незаметно, вселяет надежду на то, что когда-нибудь он будет ползти по земле как жуткий робот-шпион.
Но вполне может быть и более благоприятное использование. Келлар Осень, профессор колледжа Льюиса и Кларка, который изучает биомеханику в робототехнике, сказал MIT, что устройства, подобные Meshworm, могут когда-нибудь пригодиться для широкого спектра применений, включая как потребительские технологии, так и медицинские устройства, такие как эндоскопы, имплантаты и протезы. «Несмотря на то, что тело робота намного проще, чем настоящий червь - у него всего несколько сегментов, - похоже, он обладает довольно впечатляющими характеристиками», - сказал Осень. «Я предсказываю, что в следующем десятилетии мы увидим изменяющие форму искусственные мышцы во многих продуктах, таких как мобильные телефоны, портативные компьютеры и автомобили».
