Мягкий робот-скат поможет учёным шпионить за обитателями подводного мира
Группа учёных из Китая попробовала преодолеть эту пока недостижимую высоту, создав роботизированного ската, способного плавать вдвое быстрее, чем предыдущие аналоги. На её создание учёных вдохновил гигантский морской дьявол (манта).
Длина устройства составила чуть более девяти сантиметров, а с "хвостом" – 18,5 сантиметров. Специалисты говорят, что аппарат может плавать на протяжении более трёх часов подряд всего лишь на одном заряде аккумулятора. Достигается это благодаря "умной" двигательной установке, способной действовать как мышца.
Напомним, что робототехники из разных стран ранее уже не раз создавали так называемых мягких роботов, например, автономного октобота. А некоторые специалисты даже внедряли в свои творения живые клетки – так, из клеток крысиных сердец создали биоробота-ската.
К сожалению, большинство существующих плавающих роботов не обходятся без некоторых жёстких компонентов — источников питания и электронной системы управления. Подобные конструкции буквально сковывают их и не дают эффективно передвигаться в ограниченном пространстве.
Одним из решений этой проблемы являются мягкие компоненты, способные сгибаться как мышцы. Для реализации данного инженерного решения предлагается использовать диэлектрический эластомерный привод (DEA). Правда, долгое время учёные полагали, что его применение под водой нецелесообразно. Причина – толстый электроизоляционный материал, который, опять же, будет ограничивать гибкость.
Но инженер Тефэн Ли (Tiefeng Li) из Чжэцзянского университета (Китай) решил ещё раз всё обстоятельно проверить. Он придумал использовать окружающую робота воду в качестве одного из элементов электрической схемы бота — заземляющего электрода. Изначально специалисты предполагали, что попадание электричества в воду может сделать робота просто опасным для исследователей (да и вообще для всех тех, кто будет находиться рядом с ним). Опасения были напрасны: вода является не настолько хорошим проводником, чтобы это стало проблемой.
Внешний слой нового бота состоит из мягкого силикона, в котором есть специальный "карман", заполненный гидрогелем, соединенным с электродом. При подаче напряжения он притягивает к себе электроны, делая остальную часть гидрогеля положительно заряженной. После этого гель притягивается к отрицательно заряженным электронам в окружающей робота воде.
В итоге "организм" робота сжимается, а его плавники приподнимаются. Но если снять напряжение с внутреннего электрода, то устройство возвращается в своё первоначальное состояние. Электрические импульсы заставляют бота махать "плавниками" вверх и вниз, как крыльями.
Новый искусственный скат также является беспроводным, а дистанционно управляемый "хвост" делает его крайне проворным. Кроме того, бот достаточно "силён", чтобы его можно было оснастить камерами и датчиками. Функционировать устройство способно при температуре воды от 0,4 до 74,2 градусов по Цельсию. Более того, большинство его материалов прозрачны, благодаря чему он практически невидим в окружающей среде.
Специалисты уверены, что разработанная ими система позволит реалистичному боту пригодиться во многих областях: например, в исследовании химического состава воды в океанах, реках и озёрах. Также устройство может изучать затонувшие корабли или искать разбившиеся самолёты.
По мнению Ли, мягкий и скрытный робот не спугнёт и бдительных обитателей океана, благодаря чему их можно будет изучать в естественной для них среде. Кстати, похожую цель намерены достичь и другие инженеры, разрабатывающие целую стаю подводных роботов.
Результаты нового исследования опубликованы в научном издании Science Advances.
Ранее проект "Вести.Наука" рассказывал о модульных роботах, которые помогут в исследовании океана и проведут диагностику нефтепроводов.