Группа профессоров и экспертов Северо-Западного института создала инновационного робота нового типа, который является мягким, может самостоятельно ходить и перемещать грузы. Сэмюэл Ступп, профессор материаловедения, медицины, химии и биомедицинской инженерии Северо-Западного института из попечительского совета, сказал, что этот робот является первым в своем роде и может ходить со скоростью, напоминающей человеческую, а также собирать предметы и транспортировать их в новые места. Более подробно о новой разработке ученых США поговорим далее.
Что говорит Сэмюэл Ступп
Ступп объяснил в интервью, что крошечный робот может двигаться без использования электричества, гидравлики или оборудования. Эти усилия были поддержаны Управлением фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США.
«В течение нескольких лет меня интересовала разработка новых материалов, которые способны имитировать свойства, ожидаемые нами от живых существ. Три года назад я начал исследовать материалы, которые могут поглощать свет, а затем изменять форму. Мы пытаемся создать материалы с мозгом, - сказал он. - Мы разработали материал, который на 90 % состоит из воды и на 10 % содержит некоторые особые полимеры. Когда на эти полимеры попадает видимый свет, они немедленно меняют свою химическую структуру и становятся гидрофобными.
Итак, сначала внутри них много воды, но затем, когда свет меняет полимер, он решает, что ему не нравится вода, и изгоняет ее. Он сжимается и скручивается. А когда он скручивается, то, если вокруг него есть магнитное поле, оно оказывает силовое воздействие на материал, потому что внутри него есть еще один магнитный компонент, который и заставляет эту новую форму ходить».
Программирование робота
Встроенный каркас робота, состоящий из никеля, реагирует на магнитные поля, что позволяет управлять им без использования аппаратного обеспечения, необходимого для работы типичных роботов. В исследовании, опубликованном в журнале Science Robotics в прошлом месяце группой экспертов и проведенном под руководством Ступпа и Моники Ольвера де-ла-Крус, юриста Северо-Западного института Тейлора, профессора химии и инженерии, ученые написали, что робот напоминал четвероногого осьминога.
«Комбинируя рулевое перемещение и ходьбу, мы можем запрограммировать различные последовательности магнитных полей, которые управляют роботом удаленно, - сказала Ольвера де-ла-Крус. – Эта функция позволит нам направлять устройство по сложным маршрутам через узкие проходы».
Ольвера объяснила, что ее команда смогла с помощью расчетов продемонстрировать, как оптимизировать интенсивность света, магнитные поля и плотность магнитных компонентов, чтобы прогнозировать движения и поведение мягких роботизированных материалов.
Разработка концепции
Ступп сказал, что он потратил годы на разработку концепции, которая называется «роботизированной мягкой материей», напоминающей морских существ, и только недавно с помощью своей команды смог создать роботов, которые могли бы двигаться с той же скоростью, что и люди.
Мягкие роботы могут делать шаг в секунду, и Ступп объяснил, что ими можно управлять с помощью магнитов и света. «Обычные роботы – это обычно тяжелые машины с внушительным числом электроники и оборудования, которые с мягкими структурами не способны взаимодействовать безопасно, - заявил Ступп. – Мы произвели мягкое сырье с молекулярным интеллектом, которое может вести себя как роботы любых параметров и способно работать под землей или в воде в крошечных пространствах. Мы можем этих синтетических существ научить более разумному поведению, добавить им ноги или изменить их форму. Это делает их универсальными».
Варианты применения
Ступп также сказал, что он предполагает, что в медицине будут использоваться уменьшенные версии роботов, которые можно вводить внутрь тела для выполнения задач, которые в настоящее время трудны для врачей. «Например, один из этих микророботов может войти и удалить сгусток крови из вашего мозга после инсульта или очистить кровеносные сосуды, - сказал он. - Или мы могли бы использовать их для доставки лекарств к больному органу в теле человека. Еще одна область - химические заводы, которые могут производить различные виды продукции, используя эти похожие на живые материалы».
Он добавил, что роботов можно использовать и для защиты окружающей среды, особенно в таких ситуациях, как разливы нефти, когда людям необходимо удалять токсичные частицы из воды. Профессор также считает, что роботы будут полезны в любой ситуации, когда крохотные механизмы необходимы для ремонта чего-либо.
Ступп отметил, что Министерство энергетики было заинтересовано в этом проекте, потому что ученые эффективно создают материалы, которые могут взаимно преобразовывать различные типы энергии полезным способом, наподобие искусственных мышц. «Мышцы тела человека преобразуют химическую энергию пищи в механическую энергию, чтобы он мог что-либо поднять или сделать, - сказал Ступп. - Это взаимная трансформация энергии из одной формы в другую может быть источником великих новых технологий. И поэтому в этом случае мы преобразуем световую и магнитную энергии в механическую. Просто вы берете свет и заставляете что-то ходить. Дизайн материалов, которые имитируют живых существ, позволяет реализовывать весьма сложные функции. Это чрезвычайно захватывающий новый рубеж в науке и технологиях, и мы с нетерпением ждем продолжения разработки новых идей».
