Исследователи из Корнеллского университета представили два новых биовдохновленных робота — модульного червя и медузу, которые работают на основе революционной технологии гидравлических жидкостных батарей. Эти разработки не только демонстрируют прогресс в области мягкой робототехники, но и предлагают новые подходы к энергоэффективности и автономности роботов, что может быть полезно в подводных исследованиях, мониторинге инфраструктуры и других задачах.
Оба робота используют концепцию «воплощенной энергии», при которой источники питания интегрированы в тело машины. Это позволяет снизить вес и стоимость устройств, одновременно повышая их эффективность. В основе технологии — проточные редокс-батареи, которые только обеспечивают энергию и выполняют функцию гидравлической жидкости, приводящей роботов в движение.
Технология открывает новые горизонты для робототехники, особенно в задачах, требующих долговременной автономности и маневренности. Такие решения могут быть использованы для мониторинга подводных объектов, исследования труднодоступных мест и даже в космических миссиях. Для IT-сообщества это также возможность изучить новые подходы к энергоэффективности и интеграции источников питания в конструкции роботов.
Профессор Роб Шепард, руководитель проектов, объясняет: «Мы первые, кто использует гидравлическую жидкость в качестве батареи. Это снижает общий вес робота, так как батарея выполняет две функции: обеспечивает энергию и создает силу для движения».
Медуза: долговечность и маневренность
Робот-медуза, созданный в сотрудничестве с группой Archer Group, использует проточную редокс-батарею, где электролитические жидкости участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Сухожилие, подключенное к батарее, сокращается, придавая роботу форму колокола и позволяя ему двигаться вверх. При расслаблении медуза опускается вниз, имитируя естественные движения.
Усовершенствованная конструкция батареи, включающая использование графена и добавление брома к йоду, увеличила емкость и плотность энергии. Это позволило роботу работать до 90 минут, что значительно дольше, чем у предыдущих моделей.
Червь: модульность и применение в узких пространствах
Робот-червь, разработанный Organic Robotics Lab, состоит из модульных сегментов, каждый из которых содержит двигатель и сухожильный привод. Это позволяет червю сжиматься и расширяться, имитируя естественные движения. Ключевая особенность конструкции — применение сухого адгезивного метода, который позволяет автоматически соединять сепараторы Nafion с телом робота в процессе 3D-печати. Это обеспечивает эффективное разделение электролитов и передачу заряда.
Хотя робот-червь движется медленно (например, для преодоления 105 метров ему потребуется 35 часов), он превосходит другие гидравлические системы по дальности и эффективности. Его потенциальное применение включает исследование узких пространств, таких как трубы, и проведение ремонтных работ.
Будущее мягкой робототехники
Оба робота демонстрируют, как мягкая робототехника может имитировать биологические процессы, открывая новые возможности для подводных и наземных исследований. В будущем команда планирует создать более сложных роботов с литий-полимерными батареями и скелетной структурой, способных передвигаться по суше.
«Мы движемся к созданию роботов, которые будут больше похожи на нас — несовершенных, но эффективных организмов», — говорит Шепард.
По материалам сайта Корнеллского университета. Исследование робота-червя опубликовано в журнале Advanced Materials, а робота-медузы — в Science Advances.
