Блог компании ua-hosting.company. Обычно, когда речь заходит о роботах, мы представляем что-то либо человекообразное, либо похожее на танк или кран. Однако мир робототехники намного разнообразнее, ибо создатели таких устройств черпают вдохновение из самых разных источников: литература (особенно научная фантастика), природа, детские рисунки и многое другое. Практика показала, что у любого объекта (живого или нет) может появиться роботизированный аналог: робот-паук, робот-рыба, робот-вертолет, робот-пылесос, робот-лента для гимнастики.

Последнее может и вызывает непроизвольное поднятие одной брови в гримасе удивления и непонимания, но как еще назвать творение ученых из Тяньцзиньского университета (Китай)? Они разработали гибкого самоходного робота, созданного с помощью 4D-печати. В неактивном состоянии он похож на кусок плоской ленты, но при воздействии тепла его форма меняется на спиралевидную (становится похожа на липкую ленту для мух) или цилиндрическую. В таком скрученном виде робот способен передвигаться, реагировать на контакт с другими объектами и даже перемещать груз.

Из чего же сделана эта чудо-лента, какие принципы заложены в ее трансформации, и где можно было бы применить эту разработку? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Одним из самых очевидных преимуществ гибких роботов перед «жесткими» является тот факт, что они могут ввиду своей изменчивой формы проникать в труднодоступные места. Это может пригодиться и при разборе завалов и поиске пострадавших, и при исследовании местности со сложным рельефом. А еще они куда безопаснее в аспекте взаимодействия с человеком.

Проблема в том, что обычных роботов создавать намного проще, тогда как создание гибких до сих пор сопряжено с массой проблем, начиная подбором материалов и заканчивая сборкой.

И тут могут пригодиться технологии аддитивного производства, а именно 3D- и 4D-печать, отличающаяся от трехмерной тем, что форма созданных таким образом объектом может в последствии меняться, как запланировали создатели.

Однако и в 4D-печати есть свои проблемы, а именно ограничения в подборе материалов. Например, полимеры с памятью формы требуют механической обработки после печати для достижения деформирующей способности, что увеличивает нестабильность производства. В то время как деформация гидрогелей ограничивается тем фактом, что их можно использовать только в воде.

Интересным вариантом для гибких роботов, по мнению ученых, является жидкокристаллический эластомер (LCE от liquid crystal elastomer). LCE уже используются для разработки искусственных мышц благодаря своей уникальной анизотропии жидкокристаллической фазы и эластичности полимерных сеток. Но еще важнее то, что LCE в ответ на определенный раздражитель могут претерпевать обратимые и анизотропные деформации, т.е. временно менять форму.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые создали гибкого робота именно на базе LCE. В случае термического воздействия робот способен менять свою форму без каких-либо дополнительных механических воздействий. Напечатанные образцы прямоугольной формы превращаются в цилиндры при нагревании до температуры выше 160 °C и самостоятельно начинают передвигаться по нагревательной подложке. Полость внутри цилиндра позволяет наполнить робота каким-то грузом, при этом максимальная нагрузка может достигать 40-кратной массы робота.