Робот – это не всегда двухметровый механический гигант, неповоротливый и угловатый, издающий скрежет при каждом движении. Разработчики стараются делать свои изобретения как можно более компактными, механизмы становятся изящнее, меньше, быстрее. Сегодня самые маленькие роботы могут достигать всего лишь нескольких миллиметров. Сферы применения механических крох самые разные и удивительные – от деятельности разведчика до хирургических операций.
Топ-6 миниатюрных роботов
Робот Микро
Ученые из Нью-Мексико создали робота, высота которого равна сантиметру. Механизм может повернуться вокруг своей оси, не выходя за пределы монеты – настолько он миниатюрен.
Общие габариты модели – около пяти сантиметров в кубе, робот передвигается на гусеницах, которые работают от мини-моторов, получающих, в свою очередь, энергию от батареек из наручных часов.
Робот Микро не самый быстроходный: за одну минуту он способен пройти 50 см, примерно с такой скоростью движутся улитки.
Инженеры наградили детище восемью килобайтами памяти и встроенным температурным сенсором. Робот легок, мобилен и почти невидим благодаря своим габаритам – если навесить на корпус камеру, можно будет использовать его в качестве шпиона.
Чтобы придать сложному механизму такой маленький объем, разработчики пришли к нестандартному решению, подсмотренному в фильме «Звездный путь». Корпус микроробота был фактически выращен в соответствии с технологиями, о которых рассказывается в фантастической саге «Star Treck», а именно с помощью метода стереоскопической литографии. Эта технология заключается в том, что лазер, ориентируясь на компьютерный чертеж, рисует в емкости с пластичным фотополимером одну точку за другой, и с каждой вспышкой света субстанция твердеет.
Возможно, ученые смогли бы сделать модель еще более микроскопической, но препятствием стал размер батареек, замены которым пока не нашлось.
Робот-таракан
Разработчики из Франции, Бельгии и Швейцарии создали 30-миллиметрового робота-таракана, который перемещается с помощью колес, имеет встроенные камеры и инфракрасные сенсоры.
Робот не может похвастаться идеальным сходством с самым нелюбимым домашним насекомым, человеческий глаз сразу различит подвох, но настоящих тараканов провести оказалось гораздо проще: все потому, что они ориентируются на скорость движения особей и их запах. И если с имитацией первого у ученых проблем не возникло, то со вторым пунктом все оказалось сложнее.
Насекомые опознают друг друга по запаху, который вырабатывается углеводородами на поверхности тела. Лаборанты смывали пахучие вещества с тела тараканов с помощью специальных растворителей, а затем заворачивали каждого робота в фильтровальную бумагу, пропитанную «ароматизированной» эссенцией.
Старания ученых не были напрасными: в конце концов роботы настолько втерлись в доверие живых насекомых, что, ни много ни мало, смогли управлять коллективным поведением остальных.
В ходе эксперимента настоящих тараканов и их механических собратьев посадили в ярко освещенный сосуд с двумя укрытиями из пластика, которые давали разное количество тени. В итоге все особи собрались под наименее защищенным от света укрытием, устремившись туда вслед за роботами под воздействием стадного инстинкта. Примечательно, что при аналогичном опыте с участием только настоящих тараканов испытуемые занимали хорошее укрытие.
Фокус удался благодаря исследованию биологов, которые при изучении поведения общественных животных увидели, что те при принятии решения ориентируются на поведение состайников.
Роботы-тараканы могут стать мощным инструментом влияния на большие группы насекомых и даже уничтожать популяции вредителей. Возможно, в недалеком будущем подобные методы можно будет применять и к позвоночным.
Самый маленький робот-гуманоид
Самый миниатюрный человекоподобный механизм был разработан компанией GeStream Technology и представлен на международной робовыставке в Тайвани.
Модель занесена во Всемирную книгу рекордов Гиннеса, благодаря своим размерам: ее высота достигает 15,3 см, а вес равен 250 гр.
Мини-гуманоид умеет ходить, танцевать, отжиматься и даже выполнять несложные приемы тай-чи – одного из видов восточной борьбы. Управлять роботом можно с помощью пульта или голосовых команд.
Робот-оригами из биоматериала
Ученые из Массачусетского технологического института совместно с коллегами из Шеффилдского университета и Токийского технологического института разработали робота-оригами, который сам собирается в единый механизм после того, как попал в желудок пациента. Его передвижения контролируются с помощью магнитного поля.
В качестве материала для необычного робота разработчики использовали высушенный свиной кишечник, который применяют при производстве оболочки для колбасно-сосисочных изделий. Однако в ходе тестирования возникла проблема: робот должен был разворачиваться и передвигаться в желудке, а на это способна только твердая субстанция. Поэтому пришлось сделать разрезы на корпусе: устройство сгибается по намеченным линиям и становится более устойчивым.
Биооригами сделан в форме прямоугольника, складывающегося в гармошку. Внутрь встроен магнит, который дергает гаджет под воздействием электромагнитного поля и перемещает его. Основная цель робота – доставать проглоченные мелкие предметы, например, батарейки, которые могут наносить серьезный ущерб внутренним органам, прожигая их насквозь.
Раньше операции по удалению батареек из желудка проводились только хирургическим путем, изобретение биоробота существенно упростило задачу.
Чтобы можно было легко проглотить биоконструкцию, не повредив пищевод, робота помещают в ледяную капсулу, растворяющуюся в желудке под воздействием тепла и желудочного сока. В развернутом виде устройство составляет около 6 см в длину, в свернутом оно в три раза компактнее.
Ранее ученые из Массачусетского технологического университета уже создавали робота-оригами из поливинилхлорида и неодимового магнита, подробнее о нем можно почитать здесь.
Одна из компаний, занимающихся схожими разработками – Nanotechnology Development Corp. Британская корпорация работает над проектом «Фрактальный хирург» – эта технология создана на основе принципа конструктора «Лего». Суть в том, что в тело больного через разрезы длиной 2 мм помещаются части робота – миллиметровые кубики. Внутри тела механизм соберется в единое целое самостоятельно.
В скором будущем роботов смогут помещать в человека без оперативного вмешательства, внутри организма механические хирурги будут выполнять сложные процедуры: удалять раковые клетки, дробить камни в почках, разрушать тромбы. Технология уже разработана, осталось дождаться ее внедрения.
Робот-муха
Специалисты из Гарвардского университета изобрели мини-робот в виде мухи. Механизм состоит из сверхлегкого углепластика, весит 80 граммов и делает до 120 взмахов в секунду. Само устройство чуть больше монеты, размах крыльев достигает 3 см.
Несмотря на то, что пока инженерам не удалось добиться автономности – питание робота осуществляется проводным способом – Robo-Fly очень ловко имитирует движения настоящего насекомого – настолько, что в полете его весьма непросто поймать руками.
В будущем роботу планируют доверить поисковые операции – юркий и быстрый механизм, оснащенный камерой наблюдения, оперативно обнаружит место происшествия и даст наводку службам спасения.
Самый миниатюрный автономный робот
Пальму первенства получает устройство, разработанное Брюсом Дональдом и сотрудниками Дартмутского колледжа, – это самый маленький робот в мире длиной 0,25 мм и шириной 0,06 мм.
Если мини-устройство поместить на монету США номиналом один цент и посмотреть на нее в микроскоп, механизм можно будет принять за синий волосок в бороде Линкольна.
Модель управляется дистанционно и полностью автономна: ей не требуется подключаться к другим приборам, чтобы работать. Мини-устройство способно ежесекундно проходить десятки тысяч шагов шириной до 10 нанометров – это очень быстрая скорость для такого крохи.
Авторы проекта стали инноваторами в сфере роботостроения, несмотря на то что при разработке механизма пришлось столкнуться с трудностями. Самая сложная задача состояла в том, чтобы сделать крохотный механизм функциональным: настроить управление, подачу питания, приема и декодирования команд. В итоге ученые решили вопрос нестандартно – робот представляет собой цельный кусочек кремния, без деталей сборки, батарей и микропроцессоров. Память хранится в простом электромеханическом переключателе, рулевом рычаге, который также выполняет роль поворотника.
Сейчас инженеры ищут возможности для взаимодействия мини-моделей с другими механизмами. Возможно, в дальнейшем эти миниатюрные роботы будут применяться в сфере кибербезопасности.
