Плоские роботы трансформируются в более чем 250 форм
Целый класс роботов, изготовленных из тонких листов ПЭТ-материала, может принимать любую из сотен стабильных форм. Автор: Чжоу и др. , 2025, Science Advances
Исследователи сконструировали новый класс роботов из листов тонкого материала, которые могут изгибаться в сотни различных структур для перемещения по поверхностям и захвата объектов. Команда из Университета штата Северная Каролина в США предполагает, что их разработка может найти широкое применение в области медицины, освоения космоса и мягкой робототехники. “Нашей целью было объединить метаматериалы и робототехнику, и мы считаем результаты многообещающими”, — говорит автор исследования, профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии Цзе Инь. “Мы начали с простых полимерных листов с отверстиями но, нанося тонкие пленки на поверхность полимера, мы можем создавать материалы, которые реагируют на электрическое или магнитное поле”.
Для создания метаболитов команда использовала полимер полиэтилентерефталат (ПЭТ). Затем они вырезали Н-образную форму на каждом из полимерных листов и добавили «пьезоэлектрическую» пленку PVDF, позволяющую дистанционно управлять материалом. “Когда мы встраиваем пьезоэлектрические материалы в тонкие пленки, мы можем вызывать контролируемые колебания в метаболах, изменяя напряжение и частоту колебаний, что дает нам дополнительный контроль над их движением”, — говорит первый автор исследования Кайжи Чжоу, аспирант университета Северной Каролины. Исследователи обнаружили, что им удалось создать 20 стабильных состояний с помощью одного листа. Затем они соединили целых 4 листа вместе, чтобы создать еще большее количество стабильных состояний. “Соединяя несколько листов, мы создаем конструкции, которые изначально лежат ровно, но затем могут изгибаться и складываться в самые разнообразные устойчивые конфигурации”, — говорит Чжоу.
“Например, если мы соединим 4 листа, у вас получится метабот, который может лежать ровно, как лист бумаги, но при этом складываться в 256 различных стабильных состояний”.
Как показывают результаты, опубликованные в Science Advances, эти сети метаботов они не только могли перемещаться по поверхности, но и трансформировались в захват, способный поднимать предметы. Исследователи продемонстрировали, что их метабот способен аккуратно поднимать такие предметы, как тофу, стеклянные бутылки, конические крышки и шарики. Захват может даже копаться в песке и подбирать его. “Роботы могут изменять свою форму и походку, чтобы адаптироваться к различным условиям местности или выполнять различные функции, такие как захват и подъем предметов”, — говорит Чжоу.
“Мы можем заставить метабота поворачиваться влево или вправо, оставаясь на одном месте”.
Команда надеется, что простая структура метабота и низкие энергетические барьеры, необходимые для преобразования формы, позволят ему плавно интегрироваться в мир мягких технологий. робототехника.
Тем не менее, все еще существуют некоторые ограничения.
Многие конфигурации метаботов являются только симметричными. Исследователи подозревают, что необходимо провести дополнительные исследования асимметричных форм, прежде чем их метаботы будут применены в области дизайна. “Это работа на ранней стадии, подтверждающая концепцию, — говорит Инь. — Но она демонстрирует, что такой подход к робототехнике является недорогим и легко адаптируемым”.
Другие новости: