На міжнародній конференції Товариства робототехніки та автоматизації IEEE інженери з Вашингтонського університету (WSU) представили двох комахоподібних роботів — міні-жука та водомірку. Це наймініатюрніші, найлегші, найшвидші та повнофункціональні мікророботи на сьогодні.
Вага міні-жука становить лише вісім міліграмів, а вага водомірки – 55 міліграмів. Обидва міні-роботи можуть рухатися зі швидкістю близько шести мікрометрів за секунду.
У перспективі такі роботи, завдяки виключно малій вазі, розмірам та економічності, можуть широко використовуватися для штучного запилення, моніторингу навколишнього середовища, роботизованої хірургії, пошуково-рятувальних роботах та в багатьох інших наукових та виробничих додатках.
«Ці роботи рухаються швидше порівняно з іншими мікророботами порівнянних розмірів, але все ще поки що відстають за швидкістю від своїх біологічних родичів», — сказав Конор Трігстад, аспірант Школи механіки та матеріалознавства, провідний спеціаліст проєкту. Мураха зазвичай важить до п’яти міліграмів, при цьому може рухатися зі швидкістю майже один метр на секунду.
Ключ до створення крихітних роботів – їхні крихітні приводи. Для досягнення ваги менше одного міліграма дослідники використовували нову SMA-технологію (Shape Memory Alloy), засновану на використанні мартенситних сплавів – сплавів з пам’яттю форми, що змінюють форму при нагріванні і повертаються у вихідну при охолодженні. На відміну від звичайних приводів, в SMA-приводах немає частин, що рухаються, або обертових елементів.
“SMA-приводи дуже надійні з механічної точки зору і мають великі перспективи використання в мікроробототехніці”, – додав Трігстад.
SMA-приводи зазвичай не використовують для великомасштабних роботизованих переміщень, оскільки вони надто повільні. Однак у випадку з роботами Вашингтонського університету приводи виготовлені з двох крихітних мартенситних дротів діаметром всього в 1/1000 дюйма. При періодичній подачі малого струму дроти швидко нагріваються і охолоджуються, що дозволяє роботам махати крилами або рухати ногами з частотою до 40 герц. Під час випробувань WSU-приводи також були здатні піднімати вагу, в 150 разів більшу, ніж власна.
Інша істотна перевага SMA-приводів – висока економічність: вони вимагають лише незначної кількості електроенергії або тепла для руху.
Комахоподібні роботи Трігстада на сьогодні вміють здійснювати лише «плоскі» помахи, тоді як комаха в природі робить більш ефективні «гребні» рухи ногами, що дозволяє йому рухатися набагато швидше.
У планах дослідників — розробка міні-роботів, здатних пересуватися як поверхнею води, так і безпосередньо під нею. Вони також працюють у напрямку використання крихітних батарейок або каталітичного згоряння, щоб зробити своїх роботів повністю енергетично автономними.
