На первый взгляд, дерево кажется совсем неподходящим для робототехники из-за своей хрупкости, жесткости или склонности к образованию заноз. Но новый манипулятор доказывает обратное. Ученые из Сингапура и Китая объединились с целью, чтобы создать роботизированный деревянный манипулятор, который будет реагировать на изменения в окружающей среде, такие как влажность и колебания температуры. Они полагают, что прототип может стать основой для роботов, способных работать в разных климатических условиях и не требующих большого количества энергии.
Дерево вряд ли кто-то выбрал бы для создания робота. Но исследователи смогли превратить древесину канадского клена в нечто достаточно гибкое для эффективной работы. Они начали с листов дерева толщиной всего 0,5 миллиметра, а затем обработали их хлоридом натрия, чтобы удалить лигнин — органический полимер, придающий дереву жесткость. Затем исследователи заполнили полученные поры проводящим полимером под названием полипиррол, чтобы помочь древесине легче поглощать тепло и свет.
Одна сторона каждого листа была покрыта специально разработанным никелевым гигроскопическим гелем, а другая сторона была запрессована гидрофобной пленкой. Это позволило дереву менять форму под воздействием влажности только с одной стороны. После этого исследователи нагрели древесину до 70 градусов по Цельсию и превратили ее в «пальцы», которые затем прикрепили к роботизированной руке.
Деревянный манипулятор, удерживающий оранжевый шар на столе.
Когда деревянный манипулятор помещали в среду с относительной влажностью 95%, гигроскопичный гель с одной стороны поглощал влагу из окружающей среды, заставляя пальцы руки постепенно раскрываться. При воздействии 200-градусной температуры, рука закрылась. Это была точка максимальной гибкости деревянной руки. При температуре 170 градусов Цельсия "рука" смогла поднять 200-граммовый груз, превзойдя обычные манипуляторы из мягкого полимера. Обработанная древесина также удивила исследователей своей долговечностью: даже после 100 циклов сжатия пальцы оставались целыми и работоспособными.
Команды обоих стран работают над тем, чтобы сделать захват более эффективным, поскольку каждая последующая реакция на колебания температуры и влажности занимает несколько минут (идеальное время - две минуты или меньше). Они также надеются увеличить размер манипулятора и протестировать его с объектами различной формы и веса. Исследователи считают, что если универсальность прототипа удастся улучшить, то когда-нибудь он сможет помочь пожарным спасать объекты или даже людей из зон аварийных ситуаций.
