Международная группа исследователей под руководством профессора Сан Ок Кима из Корейского института передовых технологий (KAIST) разработала мягкого робота BeetleBot, вдохновлённого жуком. Управлять им можно, сгибая и разгибая палец. Робот способен передвигаться, хватать предметы и передавать пользователю изображение и информацию о контакте. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Мягкие роботы делают из гибких материалов, но их приводы (механизмы, заставляющие робота двигаться), датчики и система управления часто выполняются как отдельные блоки. Из-за этого трудно собрать компактного робота, который умел бы и двигаться, и чувствовать, и слушаться команд. Новая разработка объединяет всё это в одном небольшом устройстве.

Искусственные мышцы BeetleBot напечатаны на 3D-принтере из жидкокристаллического эластомера - полимера, который сжимается при нагреве. Нагрев обеспечивает электрический модуль. Мышцы в разных частях робота работают независимо, и порядок их включения можно менять - так робот ходит вперёд и поворачивает.

Захватное устройство повторяет челюсти жука. Оно совмещает искусственные мышцы с ёмкостным датчиком давления. Когда мышцы сокращаются, захват смыкается, а датчик фиксирует силу контакта: при нажатии меняется расстояние между электродами внутри сенсора, а значит, и его ёмкость (способность накапливать заряд). По этому изменению определяется, схвачен ли предмет.

Команды подаются через растягивающуюся накладку на пальце. При сгибании её электрическое сопротивление меняется: углеродные нанотрубки внутри образуют токопроводящие пути, которые перестраиваются при деформации. Сигналы делятся на четыре команды - вперёд, влево, вправо и захват. Они передаются роботу по Bluetooth Low Energy (энергоэффективный беспроводной протокол).

Пользователь видит окружение через миниатюрную камеру на роботе и оценивает контакт с объектом по данным датчика давления. На основе этой информации он выбирает следующее действие и снова подаёт команду движением пальца. Так работает двусторонняя обратная связь: команды идут от человека к роботу, а сенсорные данные - обратно.

В экспериментах BeetleBot обходил препятствия, приближался к цели, захватывал и переносил предметы. Авторы отмечают, что до широкого применения - например, для осмотра труднодоступных мест или промышленного оборудования - нужно повысить скорость срабатывания мышц, их энергоэффективность и улучшить питание. Кроме того, испытания проводились в лабораторных условиях, и работу робота ещё предстоит проверить в реальной среде.

"Это исследование расширяет возможности мягких роботов, объединяя движение искусственных мышц, сенсорику и управление пользователем в одной системе", - приводит слова Кима пресс-релиз. Первый автор работы, профессор Инхо Ким из Университета Сонгюнгван, подчёркивает ключевую особенность - двустороннюю обратную связь, связывающую полученные роботом данные со следующим действием человека.

Источник: Tech Xplore