Бутылка кетчупа вдохновила инженеров на создание мягкого робота
Мягкие роботы постепенно осваивают реальность
Мы до сих пор часто думаем о роботах, как о жестких машинах, управляемых центральным компьютером, который предварительно просчитывает каждый шаг. Но живые организмы двигаются не так. Их тело «помнит» движение и «читает» окружающее пространство. Это было бы идеально для роботов, которые должны постоянно взаимодействовать с людьми, например, в медицине. Поэтому исследователи разрабатывают роботов из мягких, гибких материалов, которые могут реагировать на изменения в окружающей среде без внешнего управления.
Бас Овервельде, глава группы Soft Robotic Matter в AMOLF говорит: «Мы хотим создавать роботов без центрального компьютера, которые могут двигаться и реагировать на окружающую среду благодаря рефлексам, встроенным в тело». Команда Овервельде представила такого мягкого робота, который работает на давлении воздуха без необходимости в электронике. Он может ходить и менять ритм, реагируя на окружающую среду благодаря продуманному клапану.
Бутылка кетчупа
В основе нового мягкого робота лежит «гистерезисный клапан», как исследователи называют свое изобретение. Вот его-то и подсмотрели у дозатора кетчупа. «Клапан гарантирует, что вы сможете легко дозировать кетчуп и что жидкость не вытечет из бутылки», — говорит Овервельде. «Но если вы перевернете бутылку вверх дном и сильно сожмете ее, кетчуп иногда разбрызгивается». Это происходит, когда проем многократно и быстро открывается и закрывается. Современные бутылки были адаптированы таким образом, чтобы они брызгали как можно меньше, но Овервельде и его коллеги решили выяснить, может ли это обычно нежелательное «разбрызгивание» помочь роботу двигаться. И у них получилось.
Робот «читает» окружающий мир
Разработчики мягких роботов стремятся создать такого робота, который не только двигается, но и реагирует на окружающую среду. Они говорят: «В конечном итоге вам нужен робот, который автоматически меняет свою походку, если сталкивается с препятствием только потому, что мышцы и суставы реагируют на изменение давления».
По словам разработчиков, мягкий робот, который двигается за счет естественных рефлексов, будет экономить не только мощность компьютера, но и энергию. «В живых организмах многие движения и поведение возникают из-за формы тела и механики мышц, а не мозга, направляющего все движения». Например, наше сердце автоматически уравновешивает давление в левом и правом желудочке, и мы повторно используем упругую энергию, хранящуюся в наших сухожилиях, при каждом шаге, который мы делаем. Это очень эффективно.