На Международной конференции по автоматизации и робототехнике ICRA 2015 исследователи Массачусетского технологического института продемонстрировали созданных ими миниатюрных роботов-оригами, которые могут самостоятельно «свернуться», приобретя необходимую форму, переместиться, двигаясь по поверхности или плывя в жидкости, выполнить некоторые действия и раствориться в окружающей среде, практически не оставив следов своего пребывания. И такие роботы являются демонстрацией работоспособности принципов, на которых в будущем будут созданы еще меньшие роботы медицинского назначения, которые смогут действовать прямо внутри тела человека.

Изначально робот представляет собой квадрат, весом 0.31 грамма и со стороной 1.7 сантиметра, изготовленный из многослойного материала с укрепленными на его поверхности тонкопленочными постоянными магнитами и одним маленьким кубическим неодимовым магнитом.

Основой материала является структурный слой из специальной бумаги или пенопласта, который подрезан лазером в необходимых местах, а поверх этого нанесен слой из гибкого поливинилхлорида. Когда такую заготовку помещают под нагревательный элемент, в местах лазерной подрезки за счет сокращения слоя поливинилхлорида возникают изгибы.

Рис. 1.

Процесс такой самостоятельной «сборки» робота-оригами занимает меньше минуты, после чего он «готов к употреблению» и может передвигаться под воздействием внешнего магнитного поля со скоростью от 3 до 4 сантиметров в секунду.

Как можно понять из вышесказанного, конструкция робота-оригами не содержит двигателя. В процессе сворачивания, для перемещения и для выполнения роботом некоторых действий используется внешний двигатель, который воздействует на тонкий слой магнитного материала, нанесенный между другими слоями тела робота.

Первой частью внешнего магнитного двигателя является неодимовый постоянный магнит, под воздействием поля которого робот принимает заданную при изготовлении форму. Второй частью двигателя являются четыре катушки, располагающиеся ниже поверхности, на которой предстоит действовать роботу. Эти катушки вырабатывают переменные магнитные поля, заставляющие робота перемещаться в необходимом направлении.

Катушки вырабатывают направленные магнитные поля, колеблющиеся с частотой до 15 Герц. Это приводит к тому, что силы магнитного притяжения заставляют конечности робота совершать колебательные движения, а изменяя конфигурацию магнитных полей можно управлять движением каждой конечности по отдельности.

Рис. 2.

Двигая своими миниатюрными конечностями, робот-оригами может передвигаться, рыть и плавать в жидкости. Благодаря этому робот является универсальным, не его плечи можно возложить выполнение великого множества разнообразных задач.

Кроме этого,

процесс самосборки робота может быть разделен на несколько этапов. При нагреве заготовки до определенной температуры робот принимает первую форму, подходящую для выполнения одной задачи, а нагрев еще до более высокой температуры заставит робота еще раз изменить форму, приспособленную для выполнения других действий.

Рис. 3.

Когда робот закончит выполнение поставленных ему задач, он может быть направлен в емкость с ацетонсодержащим растворителем, в котором он раствориться, оставив после себя только магнит. В качестве структурного слоя может быть использован и материал, который растворяется не только в специальном растворителе, но и в воде, что значительно упростит процесс утилизации отработанных роботов-оригами.