Интеллектуальные машины

Гарвардские учёные разработали робота-змею, сконструированного про принципу фигурок киригами

Исследователи Гарвардской школы инженерных и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) разработали нового улучшенного мягкого робота, сконструированного по принципу тела змеи и японской техники создания объемных моделей – киригами. Этот робот гораздо быстрее и «умнее» ранних прототипов. При разработке устройства учёные применяли методы численного моделирования с помощью нейронных сетей и аналитику.

Киригами – древняя техника конструирования из бумаги. Для создания объемных и пластичных бумажных скульптур японские мастера применяют небольшие надрезы на поверхности материала. Эти фигуры хорошо растягиваются и принимают причудливые формы. Робот-змея меняет свою структуру аналогичным образом: он может растягиваться, выпуская «чешую», сцепляется с поверхностями, по которым ползет, и даже может полностью прятать выступающие части на коже. Так эргономические качества и скорость передвижения ещё более увеличиваются.

Ученые уже пытались создать роботов-змей, но все предыдущие прототипы равномерно трансформировались при растяжении. У нового экземпляра устранены все недоработки. Научный сотрудник SEAS Ахмад Рафсанджани (Ahmad Rafsanjani) сообщил, что данная роботизированная машина – первая в мире с подобным адаптируемым к поверхности покрытием. В оболочке киригами выпуск «чешуек» производится не одновременно, это обусловлено уникальной структурой ячеек на коже робота. Разработку можно использовать для создания контактных поверхностей и «умных» покрытий, полностью изменяя структуру предметов, их морфологические признаки, подчеркнул специалист.

Во время исследования учёные объединили два физических свойства материала: размер отверстий и кривизну поверхности. Управляя этими функциями, можно контролировать всплывание «змеиных чешуек». Роботизированная кожа свернута в цилиндр с приводом, подающим усилие на оба конца змеи. Каждый участок поверхности робота можно запрограммировать на различное состояние кожи (гладкая, с равномерно выпущенной чешуей и т.д.). Таким образом,в устройстве присутствуют два физических состояния: изогнутое (деформированное) и свободное.

Специалисты пророчат своей разработке большое будущее. Подобные гибкие роботизированные машины будут полезны при создании нового лапараскопического оборудования. Однако, чтобы прийти к этому, учёным потребуется поработать над размерами робота и придать ему ещё больше гибкости.

Оболочка устройства также может использоваться как самостоятельный материал, например, для создания контактных поверхностей (реагирующих на прикосновения), защитных костюмов и различного снаряжения для экстремальных видов спорта. Кроме этого, материалы с так называемыми «настраиваемыми» свойствами применяются в акустике, оптике и электронике. Разработка получила одобрение Национального Научного Фонда США (National Science Foundation).