Новый мягкий робот ползёт и скручивается как виноградная лоза

Инженеры часто делают роботов похожими на самых разных животных – летучих мышей, собак, тараканов и даже скатов. В этом нет ничего удивительного, ведь каждое животное обладает той или иной способностью, которой учёные стремятся наделить и своё механическое детище.

Однако исследователи из Итальянского технологического института уверены, что вдохновить на создание роботов могут не только животные, но и растения. Их новая разработка – мягкий робот, который имитирует усики растений (пожалуй, наиболее подходящим будет сравнение с виноградной лозой).

По словам учёных, устройство умеет ползать и скручиваться, используя те же физические принципы, которые определяют невероятные способности усиков растений.

Следует напомнить, что для всех растений характерна двигательная активность, хотя и достаточно ограниченная. Самые "подвижные" виды способны распускать и закрывать лепестки, захлопывать ловушки, обвивать усики вокруг найденной опоры. Менее "активные" тоже находятся в движении, хотя и почти незаметном – они растут.

При этом существуют естественные механизмы, которые задают направление для роста – это транспортировка воды в клетках и тканях растений. Главный гидравлический принцип, который определяет многие процессы, называется осмос. Для растений он определяется присутствием электрически заряженных частиц (ионов) в цитозоле – внутриклеточной растительной жидкости.

Простая математическая модель помогла учёным рассчитать размеры искусственной лозы, которая могла бы действовать по тем же законам, что и усики растений, а также не была бы слишком медлительной. Затем инженеры приступили непосредственно к созданию робота.

Материалом для его "тела" в форме узкой трубки послужил полиэтилентерефталат (моделирование показало, что оптимальным будет диаметр в один миллиметр). Внутреннюю часть трубки исследователи заполнили жидкостью, содержащей ионы. При помощи батареи мощностью 1,3 вольта и встроенных электродов поток ионов в этой жидкости внутри "усика" можно было направить в нужную сторону.

Перемещение зарядов внутри жидкости, соответственно, определяет и передвижения робота. Он способен ползать и завиваться вокруг опоры. Чтобы "размотать" его или направить в другую сторону, нужно либо отключить питание, либо направить поток ионов в противоположном направлении.

Отмечается, что осмотический эффект используется для активации механического устройства впервые. И эта работа открывает новые перспективы для мягкой робототехники. К примеру, новая технология сделает максимально адаптивными гибкие носимые устройства. Другая сфера применения – военная. Ползучие роботы, имитирующие растения, наверняка пригодятся в разведке, полагают итальянские инженеры.

Более подробно об этой разработке рассказывается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о мягком роботе, которые ползает подобно змее и увеличивается в размерах. Также мы писали о других интересных разработках: роботе, который способен сам определить свою форму, роботе-силаче из бумаги и крошечных ботах, демонстрирующих удивительную грузоподъёмность, а также прыгающих по воде.