Тараканы могут выжить под водой до 30 минут, но исследователи из Гарвардского университета построили роботизированный эквивалент, который может выжить еще дольше.
Амбулаторный микроробот Гарварда, известный как Хамр, может не только пересекать сушу, он может грести по поверхности воды и ходить под водой. Это открывает новые среды для роботов, чтобы исследовать.
Как описано в статье в Nature Communications, HAMR использует многофункциональные подушечки для ног, которые могут позволить боту ходить по воде благодаря плавучести, вызванной поверхностным натяжением. Используя вызванный процесс электросмачивания, оно может также приложить напряжение тока для уменьшения угла между водой и своими ногами пробив поверхность воды когда HAMR нужно утонуть.
Гребное движение осуществляется с помощью четырех пар асимметричных закрылков и специально разработанных плавательных походок, не отличающихся от тех, которые используются водолазным жуком. Путешествуя по поверхности воды, микроробот может уклоняться от подводных препятствий. Это также уменьшает сопротивление, сохраняя тело робота над водой.
"Это исследование демонстрирует, что микророботики могут использовать мелкомасштабную физику-в данном случае поверхностное натяжение – для выполнения функций и возможностей, которые являются сложными для больших роботов”, – говорит ведущий Автор Кевин Чен.
Миниатюрное телосложение имеет важное значение для способности робота плавать. “Если бы он был намного больше, было бы сложно поддерживать робота с поверхностным натяжением”,-объясняет соавтор Нил Доши.
Однако есть пределы тому, насколько маленьким может быть роботизированный пловец. “Если бы он был намного меньше, робот не смог бы генерировать достаточно силы, чтобы пробить воду", - добавляет Доши.
Хамр-это, соответственно, легковес. Он весит всего 1,65 грамма, примерно столько же, сколько большая скрепка для бумаги, и может нести 1,44 грамма дополнительной полезной нагрузки, не погружаясь непроизвольно. Он может грести своими ногами 10 раз в секунду, и покрыт в кристаллической полимерной пленке, чтобы защитить его от короткого замыкания под водой. Хамр не теряет подвижности, как только он тонет, использует ту же самую походку, чтобы идти под водой, как это делает на суше.
Однако для возвращения на твердую землю ХАМРУ предстоит пройти суровое испытание. Сила поверхностного натяжения воды, которая в два раза больше веса Хамра, давит на робота, и его задние ноги подвергаются резкому увеличению трения в результате индуцированного крутящего момента.
Исследователи исправили это, укрепив трансмиссию робота и установив мягкие подушки на передние ноги робота. Это увеличивает грузоподъемность и перераспределяет трение во время подъема, чтобы облегчить нагрузку на его конечности. Наконец, поднимаясь по пандусу с небольшим уклоном, робот способен пробить поверхность и вернуться на сухую землю.
"Этот робот прекрасно иллюстрирует некоторые проблемы и возможности, связанные с мелкомасштабными роботами”,-говорит старший автор Роберт Вуд. "Сжатие приносит возможности для повышения мобильности – такие как ходьба по поверхности воды – но также и проблемы, поскольку силы, которые мы принимаем как должное на больших масштабах, могут начать доминировать в размере насекомого.”
Следующая цель исследователей-дальнейшее улучшение локомоции Хамра и найти способ вернуться на землю без пандуса. В качестве возможных решений были предложены клеи на основе гекконов и импульсные прыгающие механизмы.
Всем спасибо за: отметку «палец вверх», подписку на канал «Бесконечность - не предел!» и за интерес к моим статьям и ко вселенной в целом.