Ученые превратили проволоку в многоразовых роботов
Несмотря на развитие технологий, проектирование, сборка и обслуживание роботов остается трудоемким процессом. Традиционно подобные механизмы представляют собой электронные устройства, однако в качестве альтернативы рассматриваются также системы из эластичных и даже съедобных материалов. При этом большинство таких прототипов рассчитаны на выполнение крайне ограниченного круга задач, скажем, проводить определенные операции. Чтобы расширить сферу приложений, исследователям необходимо создать сравнительно простую конструкцию, которая помимо функций позволит программировать, в том числе свою геометрию. Ранее такого (модульного) робота продемонстрировали швейцарские инженеры.
В новой работе сотрудники Корнеллского университета, Массачусетского технологического института и Колумбийского университета представили прототип робота, форма которого может корректироваться специальным аппаратом. Заготовка, из которой формируется устройство, представляет собой три фрагмента металлической проволоки, которые объединены двумя моторами. Они рассчитаны на вращение отрезков вокруг оси. Для изменения формы авторы создали установку, которую назвали 1D-принтером. Она состоит из колеса со штырем, изгибающего проволоку при повороте. Проектированием занимается эволюционный алгоритм, поэтому ожидается, что со временем производительность роботов будет возрастать.
По словам ученых, чтобы подготовить робота, требуется поместить проволоку в 1D-принтер, указать задачи и условия, в которых механизм будет действовать. Затем алгоритм автоматически рассчитывает оптимальную форму и запускает процесс производства. Так, для передвижения по трубе проволока будет деформирована таким образом, чтобы устройство могло зацепиться сразу в двух точках и перемещаться в нужном направлении за счет моторов. В случае ровной поверхности конструкция, вероятно, примет форму, наиболее подходящую для перекатывания. Возможность повторного использования обусловлена включением в проволоку алюминия - этот металл легко поддается механической обработке.
Исследователи отмечают, что технология может применяться в разных областях. Например, после усовершенствования она будет актуальна для космических миссий: теоретически описанный аппарат может размещаться в зондах и модулях и по мере необходимости изготавливать дешевых роботов под конкретную задачу. Также, по сравнению с узкоспециализированными механизмами, это поможет снизить нагрузку на ракеты-носители. Между тем идея быстро производимых роботов реализовалась и ранее. В 2015 году специалисты из Массачусетского технологического института предложили печатать роботов с гидравлическими узлами на 3D-принтере. За счет простоты конструкции они почти не нуждались в дальнейшей доработке.
Подробности работы представлены в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.
Помимо сложности в сборке многие современные прототипы роботов ограничены традиционными источниками энергии. В качестве альтернативы осенью минувшего года британские ученые представили машину, которая извлекает энергию из живых организмов.
