Два насекомоподобных робота, мини-жук и водонос, разработанные в Университете штата Вашингтон, являются самыми маленькими, легкими и быстрыми полностью функциональными микророботами, когда-либо созданными.
Когда-нибудь такие миниатюрные роботы можно будет использовать для работы в таких областях, как искусственное опыление, поисково-спасательные работы, мониторинг окружающей среды, микропроизводство или роботизированная хирургия. Отчет об их работе в материалах Международной конференции Общества робототехники и автоматизации IEEE по интеллектуальным роботам и системам, вес мини-жука составляет восемь миллиграммов, в то время как вес water strider составляет 55 миллиграммов. Оба могут двигаться со скоростью около шести миллиметров в секунду.
«Это быстро по сравнению с другими микророботами такого масштаба, хотя они все еще отстают от своих биологических родственников», — сказал Конор Тригстад, аспирант Школы механики и материаловедения и ведущий автор работы. Муравей обычно весит до пяти миллиграммов и может двигаться со скоростью почти метр в секунду.
Ключом к крошечным роботам являются их крошечные приводы, которые заставляют роботов двигаться. Компания Trygstad использовала новую технологию изготовления, чтобы уменьшить привод до размера менее миллиграмма, самого маленького из когда-либо созданных.
«Приводы являются самыми маленькими и быстрыми из когда-либо разработанных для микроробототехники», — сказал Нестор О. Перес-Арансибиа, адъюнкт-профессор инженерного факультета Флаэрти в Школе механики и материаловедения WSU, который руководил проектом.
В приводе используется материал, называемый сплав с памятью формы, который способен изменять форму при нагревании. Его называют «памятью формы», потому что он запоминает, а затем возвращает свою первоначальную форму. В отличие от обычного двигателя, который приводил бы в движение робота, в этих сплавах нет движущихся частей или вращающихся компонентов.
«Они очень надежны с механической точки зрения», — сказал Тригстад. «Разработка очень легкого привода открывает новые области в микроробототехнике».
Сплавы с памятью формы обычно не используются для крупномасштабных роботизированных перемещений, поскольку они слишком медленные. Однако в случае с роботами WSU приводы изготовлены из двух крошечных проволочек из сплава с памятью формы диаметром 1/1000 дюйма. При небольшом подаче тока провода можно легко нагревать и охлаждать, позволяя роботам махать плавниками или двигать ногами со скоростью до 40 раз в секунду. В ходе предварительных испытаний привод также был способен поднимать более чем в 150 раз больший собственный вес.
По сравнению с другими технологиями, используемыми для приведения роботов в движение, технология SMA также требует лишь очень небольшого количества электроэнергии или тепла, чтобы заставить их двигаться.
«Система SMA требует гораздо менее сложных систем для их приведения в действие», — сказал Тригстад.
Тригстад, заядлый нахлыстовик, долгое время наблюдал за водомерками и хотел бы подробнее изучить их движения. В то время как робот WSU water strider для передвижения совершает плоские взмахивающие движения, естественное насекомое совершает более эффективные гребные движения ногами, что является одной из причин того, что настоящее существо может двигаться намного быстрее.
Исследователи хотели бы скопировать другое насекомое и разработать робота типа water strider, который может передвигаться как по поверхности воды, так и непосредственно под ней. Они также работают над использованием крошечных батареек или каталитического сгорания, чтобы сделать своих роботов полностью автономными и не привязанными к источнику питания.
