Инженеры из США создали многофункционального робота со сменными экзоскелетами, которые складываются из тонкой пластиковой пленки. Сменяя экзоскелеты, такой робот может шагать, плавать, катиться и планировать по воздуху. Работа опубликована в Science Robotics.

Как правило, каждого робота инженеры разрабатывают для выполнения одной конкретной функции. Для того же, чтобы сделать роботов многофункциональными, используется несколько разных способов. Один из вариантов — это разработка робота-трансформера, который будет менять свою конфигурацию в зависимости от типа задачи. Как правило, такой способ бывает достаточно тяжело реализовать технологически, и совместить больше двух функций удается редко. Другой, более простой способ — это сделать элементарного робота, который умеет пользоваться разными приспособлениями для выполнения того или иного типа задач.

По второму пути решили пойти американские инженеры, научив робота пользоваться несколькими вариантами специальных приспособлений, которые разработчики назвали «сменным экзоскелетом».

S. Miyashita et al./ Science Robotics, 2017

Сам робот представляет из себя маленький металлический кубик с ребром около 3 миллиметров, перемещением которого можно управлять с помощью переменного магнитного поля. Каждый из его экзоскелетов изначально представляет из себя небольшой кусочек ламинированной пластиковой пленки толщиной 0,13 миллиметра, со сгибами и разрезами в нужных местах. Эта пленка может складываться, превращаясь в нужное приспособление. В данной работе ученые предложили пять вариантов экзоскелетов разного размера и для разных задач.

Схема «переодеваний» робота. S. Miyashita et al./ Science Robotics, 2017

Так, у робота есть два прогулочных экзоскелета разных размеров, которые позволяют перемещаться, шагая по твердой поверхности, экзоскелет для плавания, экзоскелет-колесо и экзоскелет для планирования по воздуху вниз (например, чтобы спуститься со стола на пол). Маленький прогулочный экзоскелет является базовым костюмом, и находясь в нем, робот может «одеваться» в один из четырех других. Одевание происходит только на специальной платформе, которая в нужный момент нагревается до 65 градусов по Цельсию, что приводит к складыванию экзоскелета по сгибам.

Скорость одетого в прогулочный экзоскелет робота можно регулировать, изменяя частоту магнитного поля. В маленьком экзоскелете максимальная скорость составляет три сантиметра в секунду, а в большом из-за увеличения длины шага — примерно в полтора раза больше. В экзоскелете-колесе вращается он еще примерно в два раза быстрее.

Чтобы освободиться от уже использованного экзоскелета, робот должен утопить себя в водоеме. Это приводит к разворачиванию пластикового костюма, из которого после этого можно легко выбраться. Как робот должен выбираться из экзоскелета для плавания, который в воде не тонет, авторы работы не уточняют.

По словам инженеров, разработанные ими механизмы складывания и разворачивания пластиковых экзоскелетов для робота, управляемого магнитным полем, могут уже в ближайшем будущем оказаться полезными и для создания более сложных многофункциональных управляемых устройств.

Инженеры-робототехники и раньше предлагали необычные механизмы для создания многофункциональных роботов. Например, недавно была предложена модель робота-трансформера из алюминиевой проволоки.

Автор: Александр Дубов