Как пауки вдохновили учёных на создание новых шарнирных роботов

Изображение: Max Planck Institute for Intelligent Systems

Принцип работы суставов пауков использован исследователями для управления новыми шарнирными роботами. Разработка призвана уменьшить вес робота и увеличить скорость его передвижения. Новая конструкция позволяет роботу прыгать на высоту, в 10 раз превышающую длину самого робота.

Высокая производительность обеспечивается за счёт электрогидравлических шарниров с мягким приводом. Учёные показали, что их конструкция легко захватывает хрупкие предметы с помощью двунаправленного сустава. Всё это делает новых роботов идеальными устройствами для многих современных роботизированных систем, где роботам необходимо быстро перемещаться и взаимодействовать с множеством различных сред.

Исследователи разработали суставы SES (Spider-inspired Electrohydraulic Soft-actuated joints) на основе более ранней технологии для создания искусственных мышц. Суставы SES имитируют экзоскелетный механизм пауков, состоящий как из жёстких, так и из более мягких элементов, которые действуют аналогично разгибанию ног насекомого за счёт использования гидравлических сил.

Конструкция выглядит следующим образом: это мешочек из тонкой пластиковой плёнки, наполненный жидким диэлектриком, например, растительным маслом. С каждой стороны мешочка помещаются электроды. Когда же между электродами подаётся высокое напряжение, электростатические силы заставляют жидкий диэлектрик перемещаться внутри мешочка, а само соединение изгибается. Новые "паукообразные" шарниры способны поворачиваться до 70°.

"Наши шарнирные соединения обеспечивают высокую функциональность и потребляют мало энергии, их легко и дёшево изготавливать — пластмассы, которые мы используем, предназначены для упаковки пищевых продуктов. Сами роботы могут перемещаться по-разному и манипулировать различными объектами, не ломая их", — говорит Кристоф Кеплингер (Christoph Keplinger), директор отдела робототехнических материалов Института интеллектуальных систем им. Макса Планка.

"Конечной целью нашего исследования было не создание робота-паука, — подчёркивает Филипп Ротемунд (Philipp Rothemund), второй автор публикации, — мы хотели разработать современный активный сустав, который можно использовать в любом типе роботов".

Учёные считают, что разработанные ими суставы будут особенно полезны для небольших роботизированных систем размером всего несколько сантиметров.

СПРАВКА MASHNEWS:
В последнее десятилетие в области робототехники наблюдается всплеск исследований, вдохновлённых теми или иными живыми организмами. Например, четырёхногий шагающий робот "Big Dog" от фирмы Boston Dynamic, созданный ещё в 2005 году. Или новый подводный робот, недавно представленный учёными Гарвардской школы инженерии, которые вдохновлялись косяками рыб.