Мягкий робот: Химия и техника
Помните — чуть больше года назад мы рассказывали о том, что американские военные разместили заказ на изготовление «жидкого» робота, способного просачиваться под дверью или через другие небольшие отверстия («Сквозь сито»)? И, кажется, такие мастера нашлись — хотя предлагаемые им решения и не столь революционны, как хотелось бы, они уже получили 3,3-миллионный грант на разработку, для начала, мягких роботов. По задумке, такие аппараты смогут сжиматься до размеров в 1 см, а при необходимости — расправляться, становясь вдесятеро больше.
Сегодняшние роботы способны решать самые разные задачи, работая в условиях, трудных или даже просто опасных для людей. Однако если речь заходит о небольших пространствах сложной формы, эти жесткие конструкции демонстрируют лишь неповоротливость. А именно такое применение является особенно важным — например, работа среди развалин разрушенного землетрясением дома. Подобные аппараты и должна сконструировать в Лаборатории биомиметических устройств Университета Тафтс — роботы, способные действовать в сложных стесненных условиях — в частности, исследовать целостность кабелей и труб, карабкаться по деревьям и другим разветвленным конструкциям. Проект получил название «химический робот», ChemBot, и находится он на самой границе между химией и робототехникой.
Стоит сказать, что ученым уже есть, чем похвастаться в этой области. Эта группа разработчиков подходит к проблеме сразу с двух сторон, анализируя особенности строения и функционирования обычной живой гусеницы, и параллельно ведя разработку и исследование потенциально полезных биополимеров. Ими уже создан прототип робота, обладающий некоторыми способностями настоящей гусеницы, включая гибкость, способность карабкаться и «масштабируемость»: гусеница за время жизни увеличивается в 10 тыс. раз, используя один и тот же набор мускулов и управляющих нейронов. Последний момент особенно заинтересовал ученых, ведь гусеница обладает сравнительно несложным аппаратом управления — ее нервная система проста и эффективна. Сходную схему они применили и в своем прототипе.
Но ключом к настоящему полнофункциональному «мягкому» роботу, все-таки, должны статьи именно материалы, из которых он построен. Имеющийся прототип построен с использованием привычных упругих полимеров, а на новой стадии уже предполагается использовать специально разработанные «биокомпозиты», не только эффективные, но также безвредные для окружающей среды и не засоряющие ее. Для этой цели группа уделяет особенное внимание свойствам паутины и нитей природного шелка. Используя методы генной инженерии, ученым уже удалось создать искусственный белок, соединяющий их свойства гибкости, легкости и прочности.
Вдобавок, использование таких материалов позволит использовать роботов в разнообразных условиях, в том числе и для медицинских целей. После выполнения задачи их не понадобится удалять из организма, где они просто усвоятся со временем — по крайней мере, так обещает один из руководителей группы Дэвид Каплан (David Kaplan). Свойства таких биополимеров он исследует уже далеко не первый год.
Согласно проекту, ChemBot будет оснащен множеством усиков-сенсоров, ведущих наблюдение за давлением, температурой и химическим составом окружающей среды, а также микрофонами и видеокамерой, передавая все данные по беспроводной связи.
Ученые обещают, что будут собраны прототипы разных типов, весящие и 2 грамма, и 0,2 кг, и подходящие для разных задач. А при достаточной поддержке производства они считают, что смогут создать работающие модели от весом от микрограммов до килограммов — на любой, как говорится, вкус.
По пресс-релизу Tufts University