Странные технические тонкости: почему роботы должны потеть

Мягкая, потная рука робота – это результат весьма необычного исследования, сведения о котором были опубликованы в Science Robotics. Разработанные исследователями из Университета Корнелла, Facebook (Социальная сеть признана экстремистской и запрещена на территории Российской Федерации) Reality Labs и Центра микробиоброботики в Пизе, роботы поддерживают стабильную температуру тела, выделяя пот через крошечные поры. Пускай это лишь пробный образец, однако в будущем на его основе можно будет создать роботов, способных работать в течение продолжительных периодов времени без риска перегрева.

Терморегуляция – это одна из самых больших проблем, с которой столкнулась современная работотехника. Основная задача роботов состоит в том, чтобы заменить человека на самой тяжелой работе, например в литейном цеху. Подвергаясь постоянному воздействию высоких температур, даже самые надежные механизмы очень быстро выходят из строя.

Эволюция приспособила наше тело к перепадам температуры весьма изящным способом, посредством выделения избытка жидкости. Способность потеть, как бы странно это ни звучало, является одним из самых важных факторов, обеспечивающих выживание человечества как вида. Сочетание потливости, отсутствия густой шерсти и вертикальной ориентации тела с опорой всего на две конечности позволяло охотникам древности буквально загонять добычу преследованием на дальние дистанции.

Профессиональные марафонцы могут терять до 3,5 литров жидкости в час во время забега. При этом они расходуют около 2,4 кВт энергии – то есть расход больше, чем у большинства бытовых приборов. В дополнение к этому, испарение влаги также может понижать температуру объектов в окружающей среде и улучшать проводимость. Это и подтолкнуло ученых к созданию нового поколения потеющих роботов.

Чтобы изготовить такого робота, исследователи распечатали на 3D-принтере специальные жидкостные приводы, изготовленные из гидрогелей. Их нижний слой удерживал в себе довольно большое количество воды, которая поглощала тепло по мере заполнения. Верхние же слои были снабжены микропорами, которые позволяли выталкивать жидкость по мере необходимости.

Все это стало возможно преимущественно благодаря материалу под названием поли-N-изопропилакриламид (PNIPAm). Он способен реагировать на температуру, так что роботу не нужны дополнительные датчики. В результате робот буквально потел лишь тогда, когда его системам требовалось дополнительное охлаждение, не расходуя на это лишнюю энергию.

В ходе испытаний роботы подвергались воздействию сильного ветра. Это позволило выяснить, что потеющие детали охлаждались в шесть раз быстрее, чем их стандартные аналоги. Более того, ученые уверяют, что способность к терморегуляции у их изобретения намного выше, чем даже у животных. Охлажденные потом руки, к примеру, могли манипулировать даже очень горячими предметами без риска ожога.

Конечно, существует и ряд ограничений. В частности, пот делает манипуляторы робота скользкими (кто бы мог подумать), что затрудняет осуществление тонких операций. Кроме того, жидкость в теле робота могла попросту закончиться, после чего тот начинал испытывать ощутимые проблемы. В настоящее время исследователи ищут решение этих и ряда других проблем. Они уже сообщили, что наиболее удобным способом восполнения жидкости для робота будет подключение его к заправочной станции – только вместо топлива и электричества в ней будет простая вода.