Роботы прокачают себе мускулы
Американские ученые продвинулись в развитии мягкой робототехники
Исследователи из Университета Чикаго создали специальную гелеобразную структуру, которую можно использовать при производстве роботов. Главное свойство этого геля заключается в том, что при вибрации он становится более упругим,— это повышает общую прочность конструкции робота и делает его «сильнее», подобно более тренированным мышцам человека.
Фото: Анатолий Жданов, Коммерсантъ
В начале недели стало известно, что ученые из Университета Чикаго создали специальный гель, позволяющий повысить прочность роботов без дополнительных конструкций. Команда исследователей под руководством Чжао Вана внедрила наночастицы оксида цинка в гель на основе целлюлозы и затем подвергла его вибрации на установках, которые испытывают на прочность конструкции автомобилей и самолетов.
Исследователи выяснили, что в результате вибрации наночастицы оксида цинка электризуются и создают в геле новые молекулярные связи, которые уплотняют его структуру и делают прочнее, фактически превращая в полимер.
Такие свойства позволяют ему, например, сопротивляться давлению и не разрушаться — подобно таким упругим материалам, как резина или полиуретан. Ученые подсчитали, что по сравнению с первоначальным гелем, который не подвергался вибрации, модифицированный гель становился жестче примерно в 66 раз.
Ученые сравнивают изобретенный ими гель с человеческими мускулами, которые становятся прочнее при определенных упражнениях. «Когда мы занимаемся физическими упражнениями, мы можем накачивать мускулы,— отметил господин Ван.— Мы хотим имитировать этот процесс, чтобы искусственные мускулы становились прочнее и выносливее при выполнении определенных упражнений».
Теперь команда ученых Чикагского университета пытается понять, можно ли сделать этот процесс обратимым — подобно тому, как мышцы слабеют без упражнений.
Это нужно, чтобы робота можно было адаптировать к тем или иным условиям, то увеличивая его «силу», то снижая в зависимости от ситуации.
Открытие американских ученых стало еще одним шагом вперед в таком перспективном направлении, как «мягкая робототехника» — создание роботов из мягких материалов, подобных тканям живых организмов. Такие роботы могут использоваться в медицине, сфере обслуживания, промышленности. Во многих ведущих вузах уже существуют лаборатории по исследованиям в области мягкой робототехники, например в Гарварде, Массачусетском технологическом институте или Токийском университете. C 2012 года в разных странах мира (Швейцария, Италия, США, Канада) проводятся международные конференции, посвященные мягкой робототехники.
В 2018 году группа исследователей из Колорадского университета в Боулдере (UC Boulder) представила искусственные мускулы под названием HASEL, которые могут выполнять как плавные, так и резкие движения, а также поднимать груз, в 200 раз превышающий их собственный вес.
Кроме того, пористая структура «мускулов» позволяет им «восстанавливаться» в случае повреждений — перераспределяя специальную жидкость в соседние камеры.
Еще одним достоинством своего изобретения ученые назвали его низкую стоимость, которая позволяет упростить коммерциализацию продукта, уже осуществляемую компанией Artimus Robotics.