Международная команда исследователей Университета Иоганнеса Кеплера (JKU) разрабатывает роботов из мягких материалов. Новая статья в журнале Communications Materials демонстрирует, как эти виды мягких машин реагируют, используя слабые магнитные поля, чтобы двигаться очень быстро. Им даже удается быстро схватить муху, которая приземлилась на них.
«Когда мы представляем движущуюся машину, такую как робот, мы представляем что-то, в значительной степени сделанное из твердых материалов», — объясняет Мартин Кальтенбруннер. Он и его команда исследователей из отдела физики мягких материалов JKU и лаборатории мягких материалов LIT работают над созданием системы на основе мягких материалов. В основе создания подобных систем лежит идея создать благоприятные условия, которые будут поддерживать тесное взаимодействие между роботом и человеком в будущем и без возможного физического вреда от прочных механических машин.
Ученые представили новый подход к электромагнитным двигателям. Вместо медной проволоки и железа, основными ингредиентами в мягких роботах стали эластичные материалы и жидкий металл. Ученые также недавно представили новый тип биогеля, который является эластичным, гибким и достаточно стабильным, чтобы в сочетании с электронными компонентами создать своего рода «мягкого робота ».
Группа, возглавляемая Кальтенбруннером и Денисом Макаровым (Центр им. Гельмгольца, Дрезден-Россендорф), в настоящее время делает еще один шаг вперед в разработке таких машин. Два исследователя отметили, что раньше недостатком было то, что мягкие роботы могли очень медленно менять форму. Их новая идея основана на использовании гибкого пластика полидиметилсилоксана и смешивании магнитных микрочастиц, таких как сплав неодима, железа и бора.
Исследователи придали своим маленьким мягким роботам разные формы. В зависимости от формы, места размещения микрочастиц и толщины используемых материалов, роботы могли двигаться по-разному под воздействием изменяющегося магнитного поля в окружающей среде. Эти приводы имеют толщину всего несколько микрометров и вес в несколько микрограммов, поэтому для их перемещения требуется мало энергии. Кроме того, компоненты могут повторять движения миллионы раз без каких-либо изменений.
Влияя на магнитное поле и изменяя его, Кальтенбруннер и его коллеги сумели построить крошечных роботов, которые могли парить, плавать и — в самом широком смысле — даже ходить. Ученые также показали, что всего за несколько миллисекунд их роботы в форме цветов могут поймать приземлившуюся на них муху.
Ученые говорят, что их разработка открывает новые возможности для создания мягких роботов, которые способны очень быстро перемещаться. Долгосрочная идея состоит в том, чтобы в первую очередь производить более сложные мини-машины, которые могли бы, например, помочь работать с кровеносными сосудами в организме человека. Для этого используемые материалы должны быть биоразлагаемыми и легко контролируемыми.
Читать также
Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное
Исследование: коты могут имитировать людей
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком