Первый в мире гибкий автономный 3D-печатный робот создан учеными Гарварда

Гарвардские исследователи представили первого в мире полностью мягкого робота, изготовленного с помощью аддитивных технологий. Пока что все дизайны «мягких» роботов так или иначе использовали жесткие элементы конструкции или аппаратной оснастки. Гарвардская же разработка полностью эластична, а движение обеспечивается за счет химических реакций. Окрестили робота «октоботом» по аналогии с осьминогами (англ. Octopus), которые и стали вдохновением для дизайна. Созданием устройства занималась команда под руководством Роберта Вуда и Дженнифер Льюис.

Как рассказывает профессор Вуд, основной задачей проекта было доказать саму возможность полностью мягкой робототехники. «Доселе замена жестких компонентов вроде батарей и электронной начинки на аналогичные мягкие системы и последующая сборка таких аппаратов считались проблематичными. Это исследование показывает, что мы можем без труда изготавливать ключевые компоненты простого, полностью эластичного робота, и закладывает фундамент для более сложных дизайнов», – рассказывает Вуд.Ключевым моментом стала замена привычного электромеханического привода на пневматический, давление в котором генерируется за счет реакции восстановления пероксида водорода. «Замечательная особенность пероксида водорода состоит в том, что он позволяет нам полностью заменять жесткие источники энергии простой реакцией с катализатором – в нашем случае платиной», – рассказывает Майкл Венер.

Создание робота стало возможным благодаря аддитивным технологиям. «Мы использовали метод гибридной сборки: каждый из необходимых функциональных компонентов был напечатан, включая емкости для топлива, силовые приводы и подвижные элементы, и сделано это было быстро. Октобот служит простым демонстратором использования интегрированного дизайна и аддитивных технологий для достижения автономной функциональности», – рассказывает профессор Льюис. Вдохновением для дизайна совершенно очевидно стали осьминоги, чья сила и ловкость не перестают удивлять разработчиков мягкой робототехники. Октобот же пока умеет только шевелить щупальцами, а под автономностью следует понимать его способность самостоятельно инициировать движения. Вполне возможно, что следующие версии смогут ползать, плавать и тянуть в пучину корабли, но пока что до такой функциональности далеко. Даже текущий вариант стал результатом серии из нескольких сотен 3D-печатных прототипов, на которых отрабатывалась конструкция пневматического привода.

Управление движениями осуществляется с помощью микрожидкостной логической схемы – аналоговой версии электронного генератора. Сеть микрососудов контролирует распределение газов, получаемых из пероксида водорода, а запаса топлива во внутренних емкостях хватает примерно на восемь минут работы. В долгосрочной перспективе исследователи надеются добиться полной мобильности и оснастить роботов гибкими сенсорами. В качестве потенциальных сфер применения рассматриваются спасательные операции, замеры температур океанской воды и даже разведка в военных целях.

По мнению эксперта 3Dtoday Ильи Трофимова, исследуемые принципы могут найти применение и в реализации идей трансгуманизма: «Подобные технологии можно рассматривать и как потенциальную альтернативу электромеханическим имплантатам и искусственно выращенным органам. Гибкая робототехника, совмещенная с наработками по биопечати, может стать шагом навстречу искусственным органам, которые будут лучше настоящих».

Самый сложный момент в конструировании такого робота – 3D-печать внутренней структуры. В остальном же дизайн достаточно прост и легко поддается масштабированию. «Изготовление системы не составляет особого труда, если использовать комбинацию мягкой литографии, литья и 3D-печати. Мы можем производить такие устройства очень быстро. Этот проект следует считать доказательством работоспособности концепции. Мы надеемся, что наша методика создания мягких автономных роботов будет полезна исследователям в области робототехники, материаловедения и продвинутых производственных технологий», – поясняет студент магистратуры и один из авторов проекта, Райан Труби.А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.