Робот-плавець навчився видобувати енергію з перепадів температури

Швейцарські та американські інженери створили саморухливого плаваючого робота, що працює без власного акумулятора. У ньому встановлені елементи з матеріалу з пам'яттю форми, які змінюють форму у відповідь на зміну температури навколишнього середовища і приводять у рух плавники. Крім того, робота має захоплення, що дозволяє йому переміщати і вивільняти невеликі предмети, повідомляють інженери в журналі.

Як і в багатьох сферах електроніки, розробники роботів прагнуть до їх мінімізації. Але зазвичай перед ними постає одна і та ж проблема - мініатюрних роботів складно постачати енергією за допомогою акумуляторів. Деякі інженери вирішують цю проблему, передаючи роботу енергію ззовні, як це нещодавно зробили творці літаючого робонасекомого, який отримує енергію для польоту з лазерного променя. Інші пропонують використовувати куди більш незвичайні джерела енергії, наприклад, вологість навколишнього середовища. Незважаючи на те, що часто такі роботи є непримінними на практиці, ці розробки важливі, тому що застосовувані в них принципи можуть в майбутньому стати в нагоді при створенні більш досконалих пристроїв.

Група інженерів зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха і Каліфорнійського технологічного інституту під керівництвом К'яри Дарайо (Chiara Daraio) представила робота, який може автономно плавати у воді, використовуючи замість палива перепади температури навколишнього середовища. Розробники створили кілька прототипів робота з трохи різними можливостями, але в їх основі лежить одна і та ж конструкція - актуатор, виконаний з полімеру з пам'яттю форми. Він складається з двох сполучених смужок полімеру, які спочатку деформуються і актуатор зменшується в довжину. Коли актуатор потрапляє в середу з температурою вище його температури скловування, полімерні смужки випрямляються і його довжина значно збільшується.

Інженери вирішили створити двигун на основі цього актуатора, розташувавши поруч з ним бістабільний елемент, який може стабільно перебувати в двох станах. Вони приєднали до цього елементу плавники. Після того, як робот потрапляє в гарячу воду, актуатор штовхає елемент, який переходить в інше положення і змушує плавники рухатися, штовхаючи робота. Також інженери створили прототип робота з двома актуаторами різної товщини, які активуються при однаковій температурі, але не одночасно, а по черзі.

Найдосконаліший прототип, створений інженерами, має не тільки плавники, а й захоплення для доставки предметів. Спочатку йому задають закриту форму із затиснутим предметом. Після нагрівання до першої критичної температури один з актуаторів активується і рухає робота вперед. Потім вода нагрівається ще сильніше і при досягненні другої критичної температури робот вивільняє предмет, а його другий актуатор рухає плавники і робота в зворотному напрямку і «перепрограмує» форму першого актуатора.

Раніше британські інженери також створили автономного плаваючого робота, що не вимагає втручання людини, але він використовує інший принцип роботи. Розробники встановили в нього мікробний паливний елемент, що виробляє енергію для моторів з тих, що містяться у воді домішок, а заодно очищає водойму, в якій плаває робот.