Быстроногий робот ящерицей побежал по воде
Говорят, что секрет хождения по воде несложен. Нужно толкаться быстро-быстро, дабы не успеть проваливаться. В природе этому фокусу обучилась маленькая ящерица, а в технике – маленькой робот, что снаружи на ящерицу совсем не похож.
Правда, пока робот делает только первые шаги под присмотром «своих родителей».
О том, как вынудить машину бегать по поверхности воды, не надеясь на силу Архимеда, в далеком прошлом думают Метин Ситти (Metin Sitti), глава лаборатории нанороботов университета Карнеги-Меллона (NanoRobotics Laboratory) и его коллеги Стивен Флойд (Steven Floyd), Теренс Киган (Terence Keegan) и Джон Палмизано (John Palmisano).
Ситти, к слову, постоянным читателям «Мембраны» знаком. Это он и его подчинённые выстроили робота-геккона и микроробот-камеру.
Увидим кроме этого, что, не обращая внимания на наименование, группу интересуют как нано-, так и микромеханизмы, а ещё роботы классических, макроскопических размеров.
Авторы проекта выстроили два прототипа бегающих по воде машинок — с четырьмя и двумя ногами (фотографии NanoRobotics Laboratory).
Робот, что имел возможность бы бегать одинаково прекрасно и по суше, и по воде, имел возможность отыскать массу применений: от радиоуправляемых игрушек до маленьких автоматизированных исследователей, талантливых двигаться по любой поверхности. А потом, кто знает, внезапно такие автомобили удастся выстроить столь громадными, что они смогут нести на себе человека?
И пускай в природе так бегают только весьма лёгкие ящерицы, поскольку в случае если машину удастся сделать достаточно замечательной…
Фактически, секрет хождения по воде ящерицы-василиски раскрыли учёным ещё в 2004-м, но несколько Ситти решила совершить собственные изыскания. Она пишет, что в первый раз составила математическую модель сотрудничества ног ящериц-василисков с водой.
Перед тем как строить роботов, инженеры подробно узнали, как движутся лапки ящерицы, любой её сустав (иллюстрации NanoRobotics Laboratory).
Попытавшись воспроизвести перемещения ящерицы в металле, исследователи выстроили роботов Water Runner (смотрите кроме этого — Water Running Robot, PDF-документ).
Авторы этих бегающих по воде автомобилей уверены в том, что таковой метод передвижения экономичнее классического плавания, потому, что, дескать, аппарат не сталкивается с сопротивлением, позванным вязкостью воды.
Четырёхногий робот-ящерица в действии. Не обращая внимания на то, что аппарат подвешен, он развивает заметную тягу. Это видно по отклонению нитей от вертикали.
На левом кадре робот бежит влево, на правом — на зрителя (кадры NanoRobotics Laboratory).
Нужно заявить, что тема хождения по воде занимает умы исследователей из NanoRobotics Laboratory весьма хорошо.
Это они ещё в 2004-м выстроили, не смотря на то, что и не первого в мире, но, возможно, самого совершенного робота-водомерку (Water Strider), мы о нём говорили.
Напомним, таковой робот надеется, опять-таки, не на силу Архимеда, а на силы поверхностного натяжения. Его узкие и долгие ножки-проводки, покрытые водоотталкивающим полимером, не проваливаются в воду, не смотря на то, что вес робота может составлять пара граммов.
Две модели роботов-водомерок (вообще-то, их было выстроено намного больше).
Протяженность ног этих машинок образовывает 5 сантиметров, толщина — доли миллиметра. «Гребные» ножки роботов (в большинстве случаев это лишь пара ног из неспециализированного их числа в 6, 8 либо 12, в зависимости от модели) совершают эллиптические перемещения (колеблются в один момент по вертикали и горизонтали) 40 раз в секунду, но не попадают в воду, а бегут по ней. Остальные ножки помогают только для поддержания сантиметровых машинок на плаву, только за счёт силы поверхностного натяжения (фотографии NanoRobotics Laboratory).
За прошедшее время данный проект взял развитие и, как информирует PhysOrg.com, последние предположения роботов-водомерок называющиеся STRIDE (Surface Tension Robotic Insect Dynamic Explorer) при собственном весе в 1 грамм смогут нести вес до 9,3 грамма.
Они смогут бегать по слою воды толщиной всего 3 миллиметра. А самая замечательная модификация для того чтобы робота, весом 6 граммов, развивает скорость в 8,7 сантиметра в секунду (первые роботы-водомерки показывали 3 сантиметра в секунду).
Само собой разумеется, водомерка живая разгоняется куда посильнее – до 1,5 метров в секунду. Но роботы, как и насекомое, смогут двигаться в различные стороны, поворачивать и вращаться на месте, кроме того пятиться назад.
на данный момент Ситти со товарищи трудятся над уменьшением веса собственных созданий (живая водомерка весит всего 0,01 грамма), причём в них нужно не только имплантировать пьезоэлектрические микромоторы (благодаря которым роботы и бегают), но и ухитриться поместить в том направлении разные датчики. Так как конечная цель проекта — создание микророботов, талантливых собирать разную данные об окружающей среде, скажем, о загрязнении водоёмов.
Так может смотреться финальный вариант Water Runner.
Буквами продемонстрированы электромотор, блок управления, набор и батарея сенсоров с радиопередатчиком в качестве нужной нагрузки (иллюстрация NanoRobotics Laboratory).
И Water Runner, и Water Strider доказали собственную работоспособность на практике. На страничках этих проектов возможно отыскать пара роликов опробований данных автомобилей.
Правда, пока роботы-ящерицы бегают по воде на привязи, компенсирующей их вес. К тому же энергия подаётся им извне, по проводам. И однако лапки Water Runner молотят по воде с завидной силой и, чуть ли не основное, скоростью.
Возможно высказать предположение, что по окончании оптимизации разных параметров, наподобие траектории лап, подобные машинки в полной мере смогут пробежаться по воде уже самостоятельно.
Тут уместно отыскать в памяти, что роботы-водомерки кроме этого начинали собственный путь с «привязных» рейсов, но сейчас разгуливают по воде самостоятельно, не хуже собственных природных прототипов.
