Учёные создали маленького робота, который может прыгать, подниматься и участвовать в гонках

---

Читайте также:
Ситуация на опасном замусоренном участке на Зелёной, 26 в Великом Новгороде не меняется месяцами (01.10.2024).

---

Исследователи Корнеллского университета объединили мягкие микроактуаторы с химическим топливом, чтобы создать микроробота размером с насекомое, который работает на энергии сгорания и может опережать своих конкурентов, работающих на электроэнергии.

Группа опубликовала свою статью "Мощные, мягкие актуаторы сгорания для микророботов" 14 сентября в журнале Science. Ведущим автором является аспирант Камерон Обен, доктор философии.

Проект возглавил Роб Шеперд, доцент механики и аэрокосмической инженерии в инженерной школе Корнелла, чья Лаборатория органической роботики ранее использовала энергию сгорания для создания брайловского дисплея для электроники.

Как любой, кто наблюдал, как муравей уносит предметы, знает, насекомые гораздо сильнее, чем их крошечные размеры могли бы подсказать. Однако роботы такого масштаба до сих пор не достигли своего полного потенциала. Одной из проблем является то, что "двигатели, моторы и насосы не работают, когда их уменьшают до такого размера", - сказал Обен, поэтому исследователи пытались компенсировать это, создавая специализированные механизмы для выполнения таких функций. До сих пор большинство таких роботов были связаны с их источниками питания - что обычно говорит об использовании электроэнергии.

"Мы подумали, что использование химического топлива с высокой плотностью, как в автомобиле, может быть одним из способов увеличить мощность и производительность этих роботов", - сказал он. "Мы не рекомендуем возвращение к ископаемому топливу в широком плане. Но в этом случае, с такими крошечными роботами, где миллилитр топлива может обеспечить час работы, вместо батареи, которую робот даже не может поднять, это вполне логично".

Хотя команда еще не создала полностью беспроводную модель - Обен говорит, что они на полпути к этому - текущая итерация "абсолютно превосходит конкурентов по силе".

Робот с четырьмя ногами, который немного больше одного дюйма в длину (2,54 см) и весит как полторы скрепки, создан при помощи 3D-печати из огнестойкой смолы. Тело робота содержит пару разделенных камер сгорания, которые ведут к четырем актуаторам, которые служат ногами. Каждый актуатор/нога имеет полую цилиндрическую форму с крышкой из силиконовой резины, аналогичной барабанной коже, снизу. Когда для создания искры в камерах сгорания используются внешние электронные устройства, предварительно смешанный метан и кислород воспламеняются, происходит горение, и робот взлетает в воздух.

Роботы-актуаторы способны вырабатывать силу до 9,5 ньютона, в то время как у других роботов схожего размера она составляет около 0,2 ньютона. Он также работает на частотах более 100 герц, достигает смещений в 140% и способен поднимать вес в 22 раза больше своего собственного.

"Использование энергии сгорания в качестве источника энергии позволяет им делать много вещей, которые роботы такого размера ранее не могли выполнять", - сказал Обен. "Они могут перемещаться по сложному рельефу и преодолевать препятствия. Этот робот обладает невероятным прыжком. Он также очень быстр на земле. Все это обусловлено силой и мощностью топливодвигателей".

Дизайн актуатора также обеспечивает высокую степень управляемости. Поворачивая ручку, оператор может регулировать скорость и частоту искрения или изменять подачу топлива в реальном времени, вызывая динамический набор реакций. Небольшое количество топлива и высокочастотное искрение заставляют робота скользить по поверхности. Увеличьте подачу топлива и подайте одну хорошую искру, и робот взлетит на 60 сантиметров в воздух, сообщил Обен.

Обычно такое не встречается у роботов такого масштаба", - сказал Обен. "Они либо ползают, либо прыгают, но не и то, и другое".

Исследователи представляют себе объединение еще большего количества актуаторов в параллельные группы, для улучшения движений робота. Команда также планирует продолжить работу над созданием беспроводной версии. Для достижения этой цели потребуется переход от газообразного топлива к жидкому топливу, которое робот сможет носить с собой, а также использование меньших электронных устройств.

"Все указывает на то, что эти роботы размером с насекомых могут использоваться для поиска и спасения, исследований, мониторинга окружающей среды, наблюдения, навигации в экстремальных условиях", - сказал Обен. "Мы считаем, что увеличение производительности этого робота с использованием такого топлива приближает нас к реальности, где это действительно возможно".