Роботы-насекомые, легкие и быстрые

Биологические ткани — не единственный материал, пригодный для создания эффективных приводов. Разработчики миниатюрных роботов обычно используют для этих целей электродвигатели. Однако для самых маленьких существует и надежная механическая альтернатива без движущихся частей и вращающихся компонентов. Это сплавы с памятью формы. Они меняют ее при нагревании током, а при остывании возвращаются к своему первоначальному виду. Принято считать, что они очень медленные.

Недавно на основе проволок такого сплава группа инженеров из Университета штата Вашингтон во главе с профессором Нестором Перес-Арансибиа (Néstor O. Pérez-Arancibia) создала универсальный привод для микророботов. Методами микроэлектроники исследователи научились получать тонкие проводки сплава диаметром 25 микрон. Они и стали приводами, которые способны работать на частоте до 40 Гц и поднимать вес, в 155 раз превышающий их собственный.

На базе привода инженеры создали двух похожих на насекомых роботов: мини-жука и водомерку. Жук длиной 8,5 мм весит 8 миллиграмм, водомерка длиной 22 мм — 55 миллиграмм. Их приводы состоят из двух проволочек диаметром в тысячную дюйма (25 мкм), что вдвое меньше толщины человеческого волоса. Небольшой переменный ток заставляет роботов махать плавниками и двигать ногами. Они способны перемещаться со скоростью в 6 мм/с. Это очень быстро для роботов, но пока медленнее живых насекомых. Например, муравей весит до 5 миллиграммов, а перемещается в сотню раз быстрее.

Жук стал самым легким ползающим микророботом из известных, водомерка — самым легким роботом из движущихся по воде за счет ее поверхностного натяжения. Она совершает маховые движения для перемещения и умеет поворачиваться. Живая водомерка использует более эффективные гребные движения, поэтому ее скорость гораздо выше. Исследователи надеются скопировать эти движения, а также планируют разработать на новых приводах робота, который сможет передвигаться и по поверхности воды, и под ней.

Инженеры намерены сделать новые конструкции автономными, поэтому работают над применением в качестве источников питания крошечных батареек и каталитического горения. Исследователи уверены, что их легкий привод открывает большие возможности, так как в сравнении с другими потребляет мало энергии.

Микророботы можно использовать для работ по искусственному опылению, для поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды, роботизированной хирургии и др. Сообщение об исследовании опубликовано в издании Proceedings of the IEEE Robotics and Automation Society’s International Conference on Intelligent Robots and Systems.