Робот действует автономно, без подпитки

Мы привыкли, что роботы – это сложные механизмы, включающие в себя различные механические и электрические компоненты. Однако новые шагающие устройства, изобретенные японские конструкторами, полностью отвергают такую точку зрению. Монолитные бруски из полимерного материала умеют самостоятельно ползать, имитируя движения гусениц. Чтобы добиться  подобного эффекта, инженеры использовали малоизвестные принципы физики и химии

Исследовательская лаборатория прикладной физики из японского Университета Васеда давно работала над созданием роботов, работающих без электрических компонентов. Подобные устройства оказались бы полезны там, где требует длительная автономная работа без возможности подзарядки аккумуляторов. Даже простейшие механизмы, если бы их удалось создать, могли бы претендовать на важные роли в робототехнике.

Единственным компонентом роботов-червяков стал матовый гель из смеси различных полимеров. Опыты показали, что в зависимости от состояния окружающей среды такой материал может существенно изменять свои размеры. При этом гель теряет и получает электроны, порождающие внутри него слабый переменный ток.

Этот эффект, известный физикам под названием реакция Белоусова – Жаботинского (BZR), заставляет кусок полимера двигаться самостоятельно, без воздействия каких-либо внешних сил. Руководитель проекта профессор Шино Маэда уверен, что переменные химические реакции, подобные BZR, помогут заменить многие электронные компоненты роботов, став «сухожилиями» и «подошвами» этих механизмов.

Японский ученый убежден, что подобные материалы могут самоорганизовываться. В дальнейшем он рассчитывает с помощью своих коллег создать систему коммуникаций между полимерными деталями, которая ляжет в основу единого устройства контроля и координации. Возможно, в этом ему поможет еще одно необычное свойство полученной полимерной смеси.

Вместе с реакцией Белоусова – Жаботинского исследователи зафиксировали изменение цвета материала при смене условий окружающей среды. Объяснение этому феномену еще не дано, но он уже может быть использован для индексации состояния полимера, поскольку захватывает весь цветовой диапазон радуги.

В настоящее время Маэда и его коллеги завершили первый этап экспериментов, на котором они наблюдали движение робота-гусеницы по поверхности с небольшим уклоном. На следующем этапе конструкторы попытаются заставить полимер двигаться по ровной поверхности, а затем – поднимать вверх. Поскольку движения материала очень просты и повторяют маневры земляных червей и некоторых гусениц, ученые уверены, что опыты увенчаются успехом.

Не исключено, что это открытие станет первым шагом на пути создания полностью автономных роботов. Человечество давно нуждается в подобных безотказных работниках, которые могли бы оказать помощь на околоземной орбите, в океанских глубинах и других местах, опасных или сложно досягаемых для людей.

Павел Урушев