Наталья Беспалова
Древнегреческая легенда рассказывает, что искусный мастер Дедал сумел выполнить хитроумную задачу – продеть нить через все спирали раковины – с помощью муравья. Мастер привязал ниточку к муравью и намазал отверстие с противоположного конца раковины мёдом. В поисках источника вкусного запаха насекомое проползло через все витки спирали и протащило за собой ниточку. Так мечтали приспособить мелких букашек к делу ещё древние эллины, но даже в двадцать первом веке человечество может похвастаться очень скромными успехами в приручении и дрессировке насекомых. Зато оно научилось делать роботов, которые могут делать то же, что и насекомые, но подчиняясь команде.
Ещё в прошлом десятилетии в Японии создали роботов-пчёл, крохотные дроны-квадрикоптеры размером около 5 см, чтобы использовать для опыления растений. Нижняя часть дрона покрыта специальным ионопроводящим гелем. Гель заряжен позитивно и притягивает отрицательно заряженные частицы пыльцы. Собрав пыльцу с одного цветка, «пчела» переносит ее к следующему цветку.
И всё же пятисантиметровая «пчела» слишком громоздкая, далеко не для всяких сельскохозяйственных культур её можно применять. В ряде стран велись работы по усовершенствованию маленьких дронов, однако, для дальнейшей миниатюризации было серьёзное препятствие – источник питания. Такие устройства потребляют много энергии, следовательно, им нужен более-менее солидный источник, который сам по себе весит довольно много. Или же дрон продержится в воздухе считанные минуты, что делает его применение не слишком целесообразным.
Ладно ещё для опыления, но таких «механических насекомых» можно было бы использовать при спасательных операциях. Крошка-дрон прошмыгнёт в любую щёлочку, проникнет под завалы и обнаружит там нуждающихся в помощи. Для такой работы особенно важно сочетание небольших размеров и достаточно большой длительности полёта. Ну и манёвренность не помешает.
На днях появилась публикация о созданной Массачусетском технологическом институте новой технологии позволяющей сделать совсем мелкого (весом менее 1 г) летающего робота, притом такого, который и в воздухе держится дольше предыдущих образцов, и маневрирует с большей ловкостью. Исследователи создали более эффективный мягкий привод, который можно назвать искусственными мышцами. Такому устройству требуется напряжение на 75% ниже, чем старым образцам, и при этом они несут на 80% больше полезной нагрузки.
Аппарат имеет прямоугольную форму и машущие крылья, как у настоящих насекомых. «Искусственные мускулы» состоят из тонких слоёв особого материала-эластомера. Слои зажаты между двумя электродами, изготовленными из нанотрубок (примерно 1/50 000 диаметра человеческого волоса). Когда на привод подается напряжение, электроды сжимают эластомер, и это механическое напряжение используется для взмаха крыла. Похоже на то, как сокращаются мышцы в живой природе.
Для робота-мошки пришлось создать привод с 20 слоями, каждый из которых имеет толщину 10 микрометров (примерно диаметр эритроцита). Для этого пришлось разрабатывать новый метод нанесения эластомера. При старом возникали пузырьки диаметром соизмеримые с толщиной слоя. При более толстых слоях этим можно было пренебречь, но «искусственные мускулы» c 20 слоями гораздо эффективнее предыдущего варианта, который имел всего 6 слоёв.
Использованы фото из открытых источников.
Путеводитель по каналу «Кот-учёный». 2019-2020
#наука #техника #роботы #нанотехнологии #дроны