Инженеры из Гарварда создали новую версию роботаракана, приспособленную для водных условий. Робот может ходить по воде, используя поверхностное натяжение, а также тонуть, увеличивая смачиваемость своих ног, рассказывают разработчики в журнале Nature Communications.

Инженеры из Гарвардского университета уже несколько лет занимаются довольно необычной задачей в области робототехники — они создают миниатюрных роботов, которые весят около грамма, но способны выполнять довольно сложные задачи. Например, они создали робопчелу, умеющую летать, и роботаракана HAMR, способного бегать, прыгать и даже взбираться на небольшие горки.

Теперь инженеры под руководством Роберта Вуда (Robert Wood) доработали робота HAMR и научили его передвигаться в новых условиях — на воде и под водой. Как и в предыдущей версии, инженеры использовали для движения робота не электромоторы, которые увеличивают массу робота и усложняют управление, а пьезоактуаторы. В основании каждой ноги установлено два таких актуатора — один из них отвечает за движение ноги в горизонтальной плоскости, а другой в вертикальной. Робот имеет массу 1,65 грамма и может дополнительно переносить на себе еще 1,44 грамма нагрузки.

Инженеры адаптировали робота для водных условий, добавив к его ногам два новых элемента. На конце каждой ноги установлены односторонние плавники — они складываются при движении в одну сторону, но остаются в разложенном состоянии при обратном движении. За счет этого робот может продвигаться вперед, находясь в воде. Кроме этого, над плавниками установлены медные платформы, покрытые гидрофобным полимером и позволяющие роботу держаться на воде, используя ее поверхностное натяжение. На поверхности воды робот может плавать со скоростью 2,8 сантиметра в секунду и поворачивать.

Модифицированный робот HAMR. Yufeng Chen et al. / Nature Communications, 2018

Элементы робота, предназначенные для перемещения по воде. Yufeng Chen et al. / Nature Communications, 2018

Металлические платформы нужны роботу не только для перемещений по воде. После приложения напряжения в 600 вольт к металлическим платформам их угол смачивания меняется и вода проникает через боковые стенки к горизонтальной поверхности платформы, после чего робот начинает тонуть. Под водой робот может ходить таким же образом, как и на суше. Для того, чтобы выбраться из под воды роботу нужен пологое дно, переходящее в берег под небольшим углом. Робот может подниматься под водой по дну с 11-градусным наклоном, но возле поверхности воды поверхностное натяжение оказывает на робота сильное влияние, поэтому уже при наклоне в шесть градусов поверхностное натяжение не дает выйти роботу наружу.

Испытания робота. Yufeng Chen et al. / Nature Communications, 2018

Исследователи продемонстрировали способности робота, испытав его на полосе препятствий. Сначала робот преодолел небольшое расстояние на суше, затем перешел на поверхность воды и проплыл над подводным препятствием, после этого утонул и преодолел надводное препятствие, а затем выбрался на берег и снова прошел небольшое расстояние по суше.

Кроме гарвардских инженеров созданием роботараканов занимаются и инженеры из Калифорнийского университета в Беркли, причем их роботы более похожи на настоящих насекомых и имеют шесть ног. Разработчики создали несколько прототипов роботаракана, которые могут бегать со скоростью 17,6 километров в час, а также справляться с множеством проблем — выдерживать сильное сжатие, протискиваться сквозь щели и переворачиваться со спины, обходясь только своими силами.

Автор: Григорий Копиев