Времена, когда под роботом подразумевался исключительно «железный человек», напичканный электроникой, уже прошли. Китайские исследователи из университета Tianjin при помощи технологии 4D-печати создали т.н. «мягкого» самодвижимого робота-червя.
Под 4D-объектом понимается отпечатанный 3D-принтером материал, который меняет свою форму, отвечая на внешние раздражители при помощи биологических молекулярных «моторов». Такие приводы-актуаторы содержатся в жидкокристаллических эластомерах. Они заставляют изобретение передвигаться по наклонной плоскости и другим сложным ландшафтам, а также перемещать грузы.
Подобная конструкция на основе сервоприводов была бы слишком сложной из-за большого количества сгибаемых узлов. Использование пневмо- или гидравлических направляющих движения также было бы чревато всевозможными утечками. Зато полимерный материал, из которого создан робот, объединяет в себе преимущества жидких кристаллов (способность самоорганизовываться) и эластомеров (гибкость и пластичность).
Жидкокристаллический эластомер состоит из стержневидных структур – мезогенов, которые меняют свое расположение в пространстве под воздействием температуры. Когда температура не превышает определенной границы, все мезогены выстроены в одном порядке, а при дальнейшем нагревании – хаотически переориентируются. На макроуровне это приводит к сжатию и скручиванию тела робота-червя. Ученым это напомнило принцип действия изобретенного в 1853 г. механизма Саррюса, и они решили использовать возможность преобразовать хаотическое движение по окружности в прямолинейное движение без направляющих.
Робочервь адаптируется к свойствам поверхности и двигается достаточно быстро, развивая солидную мощность. На скорость и направление движения можно влиять, моделируя размер и форму образцов. Ученые отмечают, что такие свойства напоминают машинное восприятие, т.е. способность искусственного интеллекта анализировать и использовать данные аналогично тому, как люди пользуются своими органами чувств для реакции на проявления окружающей среды. С другой стороны, способность изделия самостоятельно контролировать движение похожа на осязательное восприятие насекомых. Их антенны подобным образом позволяют обнаруживать препятствия и преодолевать либо избегать их.
«Мягкий робот может адаптироваться к различным неструктурированным средам и безопасно взаимодействовать с людьми. Если его поместить на наклонную плоскость с подогревом, он начинает самостоятельно передвигаться. Процесс управления робочервем автономен и он может выполнять задачи без контроля со стороны человека», – рассказывает Feng Wei, профессор Школы материаловедения и инженерии университета Tianjin, руководящий группой разработчиков.
Робот способен перемещать груз, в 40 раз превышающий его собственный вес, и поэтому имеет широкие перспективы применения в грузоперевозках, а также при проведении исследований в условиях экстремально высоких температур.
Китайский рынок роботов является одним из крупнейших в мире, хотя робототехника пока применяется намного реже, чем во многих других промышленно развитых странах. Основными пользователями являются сектор электротехники и электроники, а также автомобильная промышленность. В последнее время, в связи с процессами автоматизации, вырос спрос на такую технику в секторах гостиничного бизнеса и логистики.
Сейчас на рынках КНР доминирует робототехника иностранных компаний, но у правительства есть амбициозные планы по увеличению внутреннего производства. Развитие выпуска роботов наряду с исследованиями в области искусственного интеллекта и массовой автоматизацией стало одним из приоритетов официальной программы развития промышленности «Сделано в Китае 2025» (MIC 2025). Благодаря эффективной финансовой поддержке государства, количество китайских производителей роботов сейчас резко выросло. КНР нацеливается занять ведущее место в мировом производстве роботов.
Одной из перспективных областей применения роботов в стране считается медицина. Создание робота-хирурга стало одним из самых прогрессивных достижений китайского роботостроения. Под эгидой Государственного управления Китая по контролю за медицинской продукцией (NMPA) уже прошло более 120 успешных клинических испытаний с применением таких устройств. В настоящее время китайские разработчики из Пекинского технологического института продолжают сотрудничество с Пекинской больницей Tiantan и другими учреждениями для совершенствования технологий и специальных расходных материалов для сосудистой интервенционной хирургии с использованием роботов.
По материалам opengovasia.com
