Cара Бергбрайтер (Sarah Bergbreiter) в ходе одного из выступлений на конференции идей TED в конце 2014 года рассказала о том, зачем она и её студенты создают роботов размером от спичечного коробка до муравья.
Кстати, именно муравья она приводит в качестве естественного «прототипа» для своих разработок. Они могут тащить груз, намного превышающий их реальный вес и размер: «Мы все видели группу муравьёв или нечто подобное, уносящую картофельные чипсы на пикнике, например».
Однако разработка роботов, аналогичных этим насекомым по размеру и возможностям, — не такой простой процесс, как может показаться на первый взгляд: “В первую очередь, как у нас появляется возможность создания роботизированного муравья такого же размера? Для начала нужно понять, как заставить их двигаться при таких маленьких размерах”.
Основное внимание уделяется структуре электросхем и механизмам, которые смогут приводить в движение такого маленького робота.
В Калифорнийском университете в Беркли, США, создали первых микророботов, в которых используются мягкие и жёсткие материалы одновременно, подобно тем, что заложены самой природой в небольших насекомых, способных не только бегать, но и прыгать, отталкиваясь от различных поверхностей.
Одним из крупных вкладов лаборатории самой Сары Бергбрайтер стала разработка «прыгающих» роботов размером около 4 мм на основе кремния и каучука: «Основной идеей является то, чтобы сжать его, сохранить энергию в пружинах, а затем – высвободить для прыжка». Даже мануальные испытания (без моторов и электроники) показали, что такие образцы микророботов способны подпрыгнуть почти на 40 см.
К пилотному образцу исследователи намерны добавить миллиметровые моторы и магниты, чтобы обеспечить перемещение таких маленьких устройств. В основу перемещения, также, положено понимание механизмов движения всех живых организмов, что позволяет масштабировать решения и делать маленькие модели не менее подвижными и эффективными, чем человекоподобные роботы, к которым мы уже привыкли:
У нас есть очень хорошая модель того, как двигаются все — от таракана до слона. Мы все двигаемся немного подпрыгивая, когда бежим. Но, если я очень маленького размера, то силы между ногами и землёй повлияют на моё передвижение гораздо сильнее, чем моя масса, что и вызывает подпрыгивающее движение. Вот этот малыш ещё не совсем работает, но у нас есть чуть более крупные экземпляры, которые умеют бегать. Вот этот, размером с кубический сантиметр, совсем маленький, и нам удалось заставить его пробега́ть почти по 10 см в секунду. Это достаточно быстро для маленького робота, и пока ограничивается только нашими тестовыми установками. Теперь у вас есть представление о том, как сейчас работают такие роботы. Мы также можем создавать 3D-печатные версии роботов, которые могут преодолевать препятствия, почти как тараканы.
Сара полагает, что финальные версии микророботов получат все функции своих больших «собратьев»: чувствительность, мощность, управление, приведение в действие дистанционными устройствами. Также микророботов оснащают датчиками, способными реагировать на изменение освещённости, температуры или других показателей окружающей среды.
Работа с автоматизированными микроустройствами, по мнению исследовательницы, имеет большую перспективу и прикладное значение:
Представьте обломки после стихийного бедствия, такого как землетрясение. И представьте маленьких роботов, бегающих по этим обломкам в поисках выживших. Или представьте кучу маленьких роботов, бегающих вдоль моста, чтобы изучить его и убедиться в безопасности конструкции, чтобы не происходили такие обрушения, как это случилось в Миннеаполисе в 2007 году. Представьте, что можно было бы сделать, если бы у нас были роботы, способные передвигаться в кровеносных сосудах. Прямо «Фантастическое путешествие» Айзека Азимова. Врачи могли бы оперировать, не делая привычных надрезов. Или же мы в корне могли бы изменить подход к строительству, если бы наши крохотные роботы работали так же, как это делают термиты.
По материалам: ted.com