Инженеры из Института Висса Гарвардского университета разработали складываемых роботов, работающих без аккумуляторов и проводов. Они приводятся в действие с помощью внешнего магнитного поля, причем их частями можно управлять отдельно с помощью магнитного поля с определенными характеристиками. Исследование, посвященное разработке, опубликовано в журнале Science Robotics.

Некоторые инженеры при создании роботов вдохновляются японским искусством оригами. Таких роботов можно доставлять в компактном виде в нужное место, а затем раскладывать для работы. Но у такого подхода есть несколько пока не решенных до конца проблем, одна из которых заключается в питании — робот должен либо каким-то образом получать энергию, а использование тяжелых батарей может свести на нет его удобство транспортировки. 

Mustafa Boyvat et al. / Science Robotics, 2017

Некоторые исследователи решают эту проблему с помощью света или магнитного поля, но обычно такой способ не дает управлять отдельными элементами. Инженеры из Гарварда предложили свой вариант решения этой проблемы. Они сделали несколько оригами-роботов разной конструкции. На сгибах роботов закреплены миниатюрные электрические схемы и спирали из сплава с памятью формы. В обычном состоянии, когда лист расправлен, эти спирали растянуты, но при нагревании они сокращаются подобно мышцам и заставляют конструкцию складываться. Для нагревания используется внешнее магнитное поле, которое создает ток в электрических цепях «мышц». Чтобы инженеры могли управлять отдельными элементами робота, характеристики цепей были подобраны таким образом, чтобы каждый элемент, отвечающий за конкретный сгиб, приводился в действие с помощью переменного магнитного поля определенной частоты.

Схема сгибающего элемента. Mustafa Boyvat et al. / Science Robotics, 2017

Исследователи продемонстрировали работоспособность концепции с помощью трех прототипов. Один представлял собой треугольник, к каждой грани которого примыкал еще один треугольник. Второй прототип имел форму руки с захватом на конце, который может захватывать и отпускать небольшие объекты. Также они показали бумажную модель корабля в бутылке, которая расправляет парус когда исследователи включают магнитное поле.

Исследователи считают, что в будущем на основе их разработки можно будет создать робота-эндоскопа, который будет оборудован камерой и другими инструментами, и будет передвигаться внутри организма с помощью внешнего магнитного поля.

В 2015 году международная группа исследователей представила похожего робота, который может самостоятельно собираться из плоского листа в нужную форму, а затем передвигаться с помощью магнитного поля. Однако, как и в случае с другими подобными разработками, движением его компонентов нельзя управлять по раздельности. Другая группа ученых создала оригами-робота, который может доставать проглоченные батарейки. А в исследовательском подразделении компании Philips разработали систему управления сложными роботами с помощью магнитного поля.

Автор: Григорий Копиев