Многие животные способны плавно переходить от ходьбы к прыжкам, ползанью или плаванью, не совершая каких-то очевидных усилий, не говоря уже о полной перестройке тела. Роботы таким, увы, похвастаться не могут. Однако исследователи из Университета Карнеги-Меллона разработали мягких роботов, способных плавно переключаться между режимами движения, например: с ходьбы на плавание или с ползания на катание.
По словам авторов проекта, сама природа вдохновила их на разработку робота, который может выполнять различные задачи и адаптироваться к окружающей среде без добавления исполнительных механизмов или усложнения. Разработанный инженерами команды бистабильный привод прост, стабилен и надежен и закладывает основу для будущей работы над динамичной, реконфигурируемой мягкой робототехникой.
Бистабильный привод изготовлен из напечатанной на 3D-принтере мягкой резины, содержащей пружины из сплава с памятью формы , которые реагируют на электрические токи, сжимаясь, что заставляет привод изгибаться. Команда использовала это бистабильное движение, чтобы изменить привод или форму робота. Как только робот меняет форму, он стабилен до тех пор, пока другой электрический заряд не вернет его к прежней конфигурации.
Сопоставление того, как животные переходят от ходьбы к плаванию, от ползания к прыжкам, является серьезной проблемой для био-вдохновленной и мягкой робототехники. Например, у одного робота, созданного командой, есть четыре изогнутых привода, прикрепленных к углам корпуса размером с мобильный телефон, состоящего из двух бистабильных приводов. На суше изогнутые приводы действуют как ноги, позволяя роботу ходить. В воде бистабильные приводы изменяют форму робота, помещая изогнутые приводы в идеальное положение, чтобы действовать как пропеллеры, позволяя ему плавать.
Команда создала двух других роботов: одного, который может ползать и прыгать, и другого, вдохновленного гусеницами и жуками, которые могут ползать и катиться. Приводам требуется всего сто миллисекунд электрического заряда, чтобы изменить свою форму, и они долговечны. Команда попросила человека несколько раз проехать на велосипеде по одному из приводов и сотни раз изменила форму своих роботов, чтобы продемонстрировать устойчивость к износу.
В будущем роботов можно будет использовать в спасательных операциях или для взаимодействия с морскими животными или кораллами. Использование активируемых теплом пружин в приводах может открыть возможности для мониторинга окружающей среды, тактильных ощущений, реконфигурируемой электроники и связи.