Новый мягкий робот ползёт и скручивается как виноградная лоза

Новый робот способен закручиваться вокруг опоры, подобно усикам растений.

Новый робот способен закручиваться вокруг опоры, подобно усикам растений.
Фото Istituto Italiano di Tecnologia.

Инженеры создали немало роботов, имитирующих те или иные способности животных. Но могут ли механические устройства чему-то научиться у малоподвижных растений? Итальянские учёные уверены, что да.

Инженеры часто делают роботов похожими на самых разных животных – летучих мышей, собак, тараканов и даже скатов. В этом нет ничего удивительного, ведь каждое животное обладает той или иной способностью, которой учёные стремятся наделить и своё механическое детище.

Однако исследователи из Итальянского технологического института уверены, что вдохновить на создание роботов могут не только животные, но и растения. Их новая разработка – мягкий робот, который имитирует усики растений (пожалуй, наиболее подходящим будет сравнение с виноградной лозой).

По словам учёных, устройство умеет ползать и скручиваться, используя те же физические принципы, которые определяют невероятные способности усиков растений.

Следует напомнить, что для всех растений характерна двигательная активность, хотя и достаточно ограниченная. Самые "подвижные" виды способны распускать и закрывать лепестки, захлопывать ловушки, обвивать усики вокруг найденной опоры. Менее "активные" тоже находятся в движении, хотя и почти незаметном – они растут.

При этом существуют естественные механизмы, которые задают направление для роста – это транспортировка воды в клетках и тканях растений. Главный гидравлический принцип, который определяет многие процессы, называется осмос. Для растений он определяется присутствием электрически заряженных частиц (ионов) в цитозоле – внутриклеточной растительной жидкости.

Простая математическая модель помогла учёным рассчитать размеры искусственной лозы, которая могла бы действовать по тем же законам, что и усики растений, а также не была бы слишком медлительной. Затем инженеры приступили непосредственно к созданию робота.

Материалом для его "тела" в форме узкой трубки послужил полиэтилентерефталат (моделирование показало, что оптимальным будет диаметр в один миллиметр). Внутреннюю часть трубки исследователи заполнили жидкостью, содержащей ионы. При помощи батареи мощностью 1,3 вольта и встроенных электродов поток ионов в этой жидкости внутри "усика" можно было направить в нужную сторону.

Перемещение зарядов внутри жидкости, соответственно, определяет и передвижения робота. Он способен ползать и завиваться вокруг опоры. Чтобы "размотать" его или направить в другую сторону, нужно либо отключить питание, либо направить поток ионов в противоположном направлении.

Отмечается, что осмотический эффект используется для активации механического устройства впервые. И эта работа открывает новые перспективы для мягкой робототехники. К примеру, новая технология сделает максимально адаптивными гибкие носимые устройства. Другая сфера применения – военная. Ползучие роботы, имитирующие растения, наверняка пригодятся в разведке, полагают итальянские инженеры.

Более подробно об этой разработке рассказывается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о мягком роботе, которые ползает подобно змее и увеличивается в размерах. Также мы писали о других интересных разработках: роботе, который способен сам определить свою форму, роботе-силаче из бумаги и крошечных ботах, демонстрирующих удивительную грузоподъёмность, а также прыгающих по воде.