2 февраля 2022 года он был опубликован на Science.org в разделе журнала Science Robotics. статья от группы австрийских ученых из Университета Иоганна Кеплера в Линце.
Название звучит как «3D-печать упругих биогелей для всенаправленных и экстероцептивных мягких приводов», то есть «3D-печать эластичных биогелей для всенаправленных и экстероцептивных мягких приводов».
Это означает новый шаг в интересном и очень перспективном направлении развития современной робототехники: мягкой робототехнике, мягкой робототехнике.
Видео о 3D-печати биогелей на основе желатина: В то время как традиционная робототехника имеет дело в основном со сталью и пластиком, мягкая робототехника опирается на множество материалов, которые гораздо больше похожи на биологические ткани организмов.
«Чистый» робот из мягкого гидрогеля обычно похож на беспозвоночных животных: моллюсков и червей.
Они служат источником вдохновения для разработчиков именно потому, что способны двигаться без какого-либо жесткого каркаса или оболочки.
Достаточно вспомнить, какие сложные действия способны совершать своими щупальцами самые интеллектуально развитые из беспозвоночных: осьминоги.
И насколько они распространены из-за отсутствия жестких элементов каркаса.
Ведь даже довольно крупный осьминог способен проскользнуть через узкую щель или точными действиями всего тела отвинтить крышку банки, в которую он был помещен.
Естественно, создать подобные системы очень сложно, в каком-то смысле не менее, а то и более сложно, чем создание полноценных шагающих дроидов наподобие известных четвероногих и двуногих роботов от Boston Dynamics. Здесь робототехника неотделима от механики сплошной среды, поэтому ее «мягкое» направление еще называют робототехникой сплошной среды.
Это открывает необычные и потенциально очень широкие возможности использования мягкой робототехники: как как самостоятельных, полностью мягких машин, так и как элементов робототехнических устройств, сочетающих в себе мягкие и «традиционные» твердые части.
В чем заключается инновация команды австрийских ученых из Линца? Им удалось подойти к проблеме баланса между стабильностью и разлагаемостью вещества мягких роботов.
Если сделать их, скажем, из силикона и полимеров, как это обычно делает сейчас большинство застройщиков, они будут очень прочными, но возникает проблема продолжения загрязнения окружающей среды, и без того заваленной отходами.
Если вы сделали их из биоразлагаемых материалов, они быстро растворились, отформовались и разложились другими способами.
Значит, они слишком быстро выходили из строя, в том числе в самые неподходящие моменты, что крайне неудобно для использования.
Австрийские исследователи создали мягкого робота, похожего на палец или червяка, путем 3D-печати гидрогеля из веществ, доступных на многих домашних кухнях: комбинации желатина, сахара, лимонной кислоты и глицерина.
Изменяя pH, лимонная кислота предотвращает появление плесени на роботе и разрушение корпуса микроорганизмами, а глицерин предотвращает быстрое растворение в водной среде или высыхание желатина.
Полученный биогель очень гибок и способен растягиваться в 5-6 раз.
Его дополняет мягкий экзоскелет из хлопковых нитей и пневмотрубок.
В сочетании с датчиками из светодиодов и трубок получившийся «мягкий робот» способен не только изгибаться в разные стороны, но и предоставлять оператору точные данные о контактах с внешним миром, используя систему одноплатного Raspberry Pi. компьютер и контроллер.
от древней игровой консоли :) Система оказалась хорошо управляемой, достаточно мягкой и жесткой, чтобы бросать предметы, достаточно устойчивой к окружающей среде, но при этом биоразлагаемой и в то же время способной получать обратную связь от внешнего мира.
Это небольшой, но важный шаг на пути к широкому и повсеместному внедрению мягких робототехнических комплексов в самые широкие сферы деятельности.
И есть где это реализовать.
В том числе в прямом смысле: биоразлагаемые устройства с абсолютным минимумом неорганики (чему может способствовать как массовое производство микрочипов размерами 1-3 нм, так и переход на чипы на основе арсенида галлия, потенциально способные преодолеть фундаментальный порог для кремния 1 нм) могут быть использованы в том числе в виде микродронов для проведения медицинских процедур непосредственно в тканях живых организмов.
Мягкие роботы и части роботов благодаря схемам конструкции, наблюдаемым у моллюсков и червей, могут посредством систем гидравлических или пневматических полостей и трубок совершать чрезвычайно сложные действия, в том числе невозможные для «твердых» конструкций из металла и пластика.
При этом их манипуляторы и корпуса гораздо более безопасны для сосуществования с человеком, чем жесткие варианты — способные при малейшем сбое ранить или убить случайно оказавшееся рядом живое существо.
Ну а изобретение ученых из Линца, помимо устойчивости и экологичности, упрощает задачу 3D-печати мягких роботов из созданной ими смеси: если соблюдать температурный режим, это оказывается даже проще и быстрее, чем полимер.
Кроме того, из того же полученного объема гидрогелевого варианта объект можно перепечатать до пяти раз, прежде чем его можно будет переработать путем биоразложения в водной среде.
Предложенный ими подход может привести к появлению все более дешевых, надежных и простых в изготовлении мягких и гибридных роботов, которые имеют шанс на широкое распространение в ближайшие десять лет. Кроме того, именно гибридная робототехника, то есть мягкая в сочетании с традиционной, может через какое-то время привести к появлению полноценных человекоподобных роботов.
На самом деле, классические фантастические андроиды часто представляют собой нечто подобное: достаточно вспомнить персонажей «Чужих» и многих-многих других.
Теги: #Популярная наука #Разработка робототехники #Робототехника #Биотехнологии #ruvds_weekend_articles #щупальца #биогель
-
Преобразование Rs485 В Lora
19 Oct, 24 -
Резюме Глазами Интервьюера
19 Oct, 24 -
Я Плакал
19 Oct, 24
