Гарячі ноги з пам'яттю форми поміняли ходу робота

Американські інженери розробили робота, здатного змінювати свою походку завдяки нагріванню сегментів ніг, виконаних з матеріалу з ефектом пам'яті форми. Розробники показали, як швидка зміна ходи дозволяє роботу проходити через вузькі прорізи, не зачіпаючи стінок. Стаття з описом робота опублікована в журналі.

Практично завжди при створенні роботів інженери чітко задають їх спосіб пересування і, в разі ходячих роботів, навіть походку. Оскільки зазвичай це відбувається після тривалого комп'ютерного моделювання і реальних експериментів, це дозволяє зробити робота максимально ефективним в конкретних умовах. Але така оптимізація корисна далеко не завжди і часто роботи змушені працювати в неоднорідному середовищі, де їм можуть стати в нагоді різні навички. Для таких випадків можна застосовувати як пристрої, оснащені відразу кількома типами рухових механізмів, такі як ходячі роботи з колесами на кінцях ніг, так і алгоритми, що дозволяють роботу змінювати свою поведінку, використовуючи одні і ті ж апаратні складові.

Цзефен Сунь (Jiefeng Sun) і Цзяньго Чжао (Jianguo Zhao) з Університету штату Колорадо у своїй роботі вибрали другий підхід і створили робота, здатного змінювати конфігурацію своїх ніг на ходу. Він оснащений чотирма ногами, що складаються з декількох сегментів. Вони кріпляться до корпусу через три сполуки, з яких два пасивні, а одне прикріплено до валу, сполученого з електродвигуном. Два з трьох з'єднань виконані з матеріалу з пам'ять форми на основі полілактиду. На ці сегменти намотано металевий дріт, підключений до джерела живлення.

Принцип зміни ходи роботом заснований на тому, що він може нагрівати певні сегменти за допомогою дроту і тим самим розм'якшувати їх. На це робота йде близько десяти секунд. Після цього він може за допомогою електромотора поміняти розташування сегментів відносно один одного і перестати нагрівати сегмент з пам'яттю форми. Через невеликий час він остигає і ствердіває. Завдяки цьому при русі електромотора кінець ноги рухається по іншій траєкторії.

Як приклад автори показали проходження перешкоди з обмеженою висотою. При звичайній походці робот рухається швидко, але піднімається високо і зачіпає верхню стінку перешкоди. Однак при зміні конфігурації ніг висота його ходьби зменшується і він стає досить низьким, щоб пройти під рейком і не збити його.

Це далеко не перший робот, в основі руху якого лежить ефект пам'яті форми. Наприклад, нещодавно інженери з США створили робота з кількома дугоподібними сегментами, виконаними з аналогічного матеріалу. При нагріванні вони розгинаються і дозволяють роботу рухатися вперед, причому навіть по похилих поверхнях. На горизонтальній поверхні швидкість такого робота досягає близько однієї довжини тіла в секунду, що можна порівняти зі швидкістю руху багатьох живих організмів.