Безмоторный плавающий робот движется по мере повышения температуры

Когда мы думаем о роботах, мы обычно думаем о моторах, аккумуляторах и электронике, но инженеры Caltech и ETH Zurich создали плавающего робота, который двигается от деформации материала. Это означает, что он сделан с использованием материалов, которые меняют форму в ответ на температурные колебания, и что деформация выталкивает устройство через воду.

Что заставляет робота двигаться?

На протяжении многих лет демонстрировался целый ряд роботов, изготовленных из чувствительных материалов, включая светло-активированные червей, гусениц, робота с оригами, который разворачивается при нагревании вместе с самовосстанавливающимся интеллектуальным материалом, изменяющим форму, который реагирует на тепло и свет по-разному.

Благодаря новому термочувствительному полимеру новое поколение также питается от тепла. При охлаждении этот материал, естественно, скручивается, но как только он прогревается, то выпрямляется. Команда использовала эти способности, выставив выключатели из полимерных полосок, встроив их в тело робота и соединив с веслами. Когда температура повышается, полимер расширяется и, в свою очередь, двигает веслом, чтобы продвинуть робота вперед.

Это означает, что робот может двигаться без необходимости использовать какой-либо двигатель или аккумулятор. А поскольку более толстые полосы полимера занимают больше времени, чтобы нагреться, его можно точно настроить для выполнения набора движений в определенном порядке с использованием разных толщин.

Так, например, изобразите плавательного робота с двумя лопастями и маленьким когтем спереди. При использовании полимерных переключателей различной толщины, создаваемых для разгона в разное время, робота можно заставить плавать вперед, открывать коготь, а затем переместиться обратно туда. Команде удалось продемонстрировать именно этот сценарий.

«Объединяя простые движения вместе, мы смогли внедрить программирование в материал, чтобы установить последовательность поведения», - говорит Усама Билал, один из первых авторов исследования.

Функционал робота на сегодня

На данный момент польза робота ограничена, потому что каждый из переключателей можно только щелкнуть один раз, прежде чем его нужно будет вручную сбросить. Но исследователи работают над тем, как заставить их откидываться назад, когда температура снова меняется, прокладывая путь для роботов, которые могут продолжать плавать, пока температура воды колеблется.

В будущем исследователи говорят, что роботы могут быть сделаны с полимерами, которые реагируют на другие воздействия окружающей среды, такие как уровни рН или солености. Хотя трудно представить, что нынешний неуклюжий прототип, который хорош для одного толчка, только придается практическому применению, команда говорит, что эта концепция может однажды быть адаптирована для очистки химических разливов. Исследование было опубликовано в журнале «Труды Национальной академии наук».