Напечатанные на 3D-принтере микророботы адаптируются к различным условиям окружающей среды благодаря модульной конструкции
Микророботы, небольшие роботизированные системы размером менее 1 сантиметра (см), могут решать некоторые реальные задачи, которые не могут быть выполнены более крупными роботами. Например, они могут использоваться для мониторинга замкнутых пространств и удаленной природной среды, для доставки лекарств или для диагностики заболеваний или других медицинских состояний.
Исследователи из Сеульского национального университета недавно представили новых модульных и прочных микророботов, которые могут адаптироваться к окружающей среде, эффективно ориентируясь в различных условиях. Эти крошечные роботы, представленные в статье, опубликованной в Advanced Materials, могут быть изготовлены с использованием технологии 3D-печати.
«Ожидается, что микророботы, с их размерами, подобными насекомым, внесут свой вклад в области, где обычные роботы изо всех сил пытались работать», — сказал Вон Джун Сонг, первый автор статьи. «Тем не менее, большинство микророботов, разработанных на сегодняшний день, являются узкоспециализированными, адаптированными для очень специфических целей, что затрудняет их развертывание в различных средах и приложениях. Нашей целью было представить новый подход к созданию микророботов общего назначения».
Были продемонстрированы полностью напечатанные на 3D-принтере модульные микророботы, способные выполнять широкий спектр задач в различных условиях. Авторы предлагают модульное проектирование в качестве подхода к разработке микророботов общего назначения.
Разрабатывая своих микророботов, Сонг и его коллеги черпали вдохновение в дронах — беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), которые могут быть адаптированы для широкого спектра применений (например, фотография/видеосъемка, доставка посылок, оборона и т. д.). Таким образом, их целью была разработка адаптивных микророботов, которые могли бы быть применены к различным реальным проблемам.
«Наш микроробот состоит из основного корпуса и трех типов модулей», — объясняет Сонг. «Основной корпус служит ступицей, к которой прикреплены все остальные модули, и отвечает за управление общим движением робота. Ножные модули позволяют микророботу ходить не только по ровным поверхностям, но и по песку и даже по воде. Головные модули обеспечивают взаимодействие в режиме реального времени с находящимися поблизости роботами или людьми. Наконец, соединительные модули позволяют нескольким микророботам взаимодействовать и работать вместе, как если бы они были единым целым».
Для изготовления отдельных компонентов своих микророботов исследователи использовали изготовленный на заказ 3D-принтер из нескольких материалов, который они создали в рамках своих более ранних исследований. Примечательно, что этот 3D-принтер обеспечит эффективное массовое производство модулей микророботов, что позволит производителям печатать до восьми идентичных единиц за один тираж.
Подход команды к 3D-печати также упрощает адаптацию роботов для конкретных задач, позволяя изготавливать определенные модули или компоненты по запросу для расширения их функциональных возможностей. В ходе первоначальных тестов было обнаружено, что микророботы, созданные исследователями, надежно передвигаются в различных условиях, передвигаясь по гладкой, пересеченной и зернистой местности, а также плавая в водной среде.
«Многие исследователи сосредоточились на разработке микророботов, оптимизированных для очень конкретных целей, и этот подход в значительной степени способствовал созданию высокоэффективных роботов с отличной производительностью», — сказал Сонг. «Однако для того, чтобы микророботы достигли коммерциализации — подобно тому, как дроны или Spot от Boston Dynamics в настоящее время широко используются в повседневной жизни — они должны быть способны работать в более широком диапазоне сред и приложений».
В будущем модульная конструкция микроробота, представленная Сонгом и его коллегами, и их стратегия 3D-печати могут внести свой вклад в крупномасштабное производство крошечных роботизированных систем, адаптированных для конкретных целей. Между тем, другие исследовательские группы могут черпать вдохновение из статьи команды для разработки других настраиваемых микророботов, которые могут работать в различных условиях.
«Теперь мы стремимся использовать нашу недавно разработанную технологию печати из нескольких материалов и высокоэффективные фотоотверждаемые материалы для разработки других передовых роботов и устройств», — добавил Сонг.