Инженеры из Дании и Великобритании разработали мягкого пневматического робота, который передвигается, имитируя движения червей. За счёт последовательного сжатия и расширения эластичных камер внутри корпуса с помощью сжатого воздуха робот формирует перистальтическую волну вдоль тела. Снаружи устройство покрыто мягкой полимерной оболочкой с узором из вырезов и складок, которые при движении цепляются за поверхность и не дают роботу скользить назад. Максимальная скорость ползания робота по прямой достигает 11 миллиметров в секунду, при этом он способен совершать повороты, обходя препятствия. Описание конструкции опубликовано в журнале Cyborg and Bionic Systems.
Инженеры часто экспериментируют с необычными способами передвижения роботов. Например, несколько лет назад команда из Гарвардского университета создала змееподобного робота с корпусом, выполненным по технике киригами — японскому искусству складывания и разрезания бумаги. Такой робот двигался за счёт периодического удлинения и сокращения, при этом части киригами-структуры цеплялись за поверхность.
Недавно группа под руководством Ахмада Рафсанджани из Университета Южной Дании, принимавшего участие в создании того прототипа, разработала полноценного робота, который не только ползает вперёд, но и маневрирует. Его цилиндрическое тело состоит из двух частей: переднего и заднего сегментов. Внутри расположен пневматический привод с парой надувных камер из мягкого силикона в каждом сегменте. Эти камеры работают как сгибатели и разгибатели, изгибая соответствующий сегмент корпуса в нужном направлении. Одновременное надувание камер приводит к линейному удлинению сегмента. Для ограничения деформации в одном направлении актуаторы армированы кевларовыми нитями, намотанными по двойной спирали.
Снаружи робот покрыт гибкой полимерной оболочкой, выполненной из слоёв майлара и текстиля Dyneema (сверхвысокомолекулярного полиэтилена), с повторяющимся узором вырезов и складок. При удлинении внутреннего актуатора вырезы «всплывают», функционируя как чешуйки и щетинки настоящих червей. Они обеспечивают сцепление с поверхностью, предотвращая проскальзывание назад. Складчатая структура оболочки позволяет равномерно изгибаться без заломов и сминания — это критично для успешных поворотов.
Для движения вперёд робот поочерёдно надувает и сдувает камеры в переднем и заднем сегментах. Эксперименты показали, что наилучшая эффективность достигается при фазовом сдвиге в четверть периода: сначала удлиняется передний сегмент, при этом задний удерживается на месте за счёт высокого трения, затем подтягивается задний, когда передний уже закрепился. Частота таких циклов задаёт скорость движения. Повороты выполняются асимметричной активацией камер: например, для разворота на месте одновременно надуваются правая камера переднего сегмента и левая камера заднего, что создаёт крутящий момент. Активация трёх из четырёх камер в определённой последовательности позволяет реализовать сложные траектории — широкие повороты и боковое движение.
Испытания показали, что максимальная скорость робота достигает около 11 мм/с при частоте сжатий сегментов 0,5–1 Гц и фазовом сдвиге в четверть периода. В тесте на манёвренность робот успешно прошёл маршрут с препятствиями за 18 минут, используя различные виды походок и обходя преграды.
Источник: nplus1.ru