Инженеры оптимизировали искусственные мышцы, чтобы микророботы продолжали работать даже после серьезных повреждений. Исследование опубликовано в журнале Science Robotics.
Исследователи из Массачусетского технологического института разработали эластичные искусственные мышцы, устойчивые к микроповреждениям. Крошечные роботы-насекомые, снабженные такими мышцами, успешно преодолевают мелкие повреждения, такие как крошечные отверстия, и могут ремонтироваться с помощью лазера.
Крошечные прямоугольные роботы, разработанные инженерами, перемещаются при помощи крыльев. Они приводятся в действие приводами из диэлектрического эластомера, который представляют собой мягкие искусственные мышцы. Они сделаны из слоев эластомера, которые зажаты между двумя тонкими как бритва электродами, а затем свернуты в мягкую трубку. При подаче напряжения электроды сжимают эластомер и в результате робот взмахивает крылом.
Микроскопические дефекты могут вызвать искры, которые сожгут эластомер и приведут к выходу устройства из строя. Чтобы избежать такой проблемы, инженеры используют «самоочищение». Воздействие высокого напряжения на поврежденную область диэлектрического эластомера приводит к отключению участка электрода, расположенного рядом с дефектом. В результате проблемная область отделяется от остальной части электрода, а искусственная мышца продолжает работать.
Чтобы повысить эффективность этого процесса, инженеры оптимизировали концентрацию углеродных нанотрубок, из которых состоят электроды. Меньшее количество углеродных нанотрубок улучшает самоочищение, поскольку он достигает более высоких температур и легче сгорает. Но это также снижает удельную мощность привода. Исследователи определили, что правильно подобранный баланс упрощает самоочищение и сохраняет подвижность устройства.
Кроме того, исследователи показали, что крупные дефекты можно устранять с помощью лазера. Лазер аккуратно вырезает по внешним контурам больше повреждение. После этого инженеры могут использовать самоочищение, чтобы сжечь слегка поврежденный электрод, изолируя проблемную область и восстанавливая полетные свойства крыла.
В серии экспериментов инженеры показали, что с помощью этой технологи можно восстановить способность летать после различных повреждений. Робот, у которого отрезали 20% одного крыла, а в другом сделали 10 проколов, успешно продолжил полет после самоочищения. Новая технология повысит «выносливость» роботов в реальных условиях. Рои таких устройств можно будет использовать, например, для обследования разрушающегося здания во время пожара.
Читать далее:
Раскрыт секрет долголетия: ученые поняли, как запустить нужный механизм в теле человека
Названа новая причина возникновения аутизма
Храм, которому 2 700 лет, нашли в Судане. Он удивил ученых
На обложке: робот с поврежденным крылом. Изображение: MIT