Вчені створили оріггер для по-справжньому м'яких роботів

Вчені з Дослідницької лабораторії ВПС США під керівництвом Бенджаміна Тремла (Benjamin Treml) розробили лід-тригер, який може бути використаний в конструкції м'яких роботів. Подробиці про виконану роботу опубліковані в. В якості сигналів на двох входах механічного тригера дослідники використовували градієнт вологості.

Сучасні м'які роботи по-справжньому м'якими вважатися зазвичай не можуть. Справа в тому, що такі автономні системи містять в собі провідні лінії і процесори, зроблені з твердих матеріалів, що і порушує концепцію м'яких роботів. Орігамі-тригери, розроблені вченими з Дослідницької лабораторії ВПС США, можуть бути виконані з м'яких матеріалів і інтегровані в конструкцію м'яких же роботів. При цьому такі пристрої дозволять реалізувати відносно просту механічну логіку, в якій логічні 0 і 1 будуть задаватися формою самого тригера.

Тригер - це простий електронний або механічний пристрій, здатний протягом довгого часу зберігати один з двох станів. Той чи інший стан визначається зовнішніми сигналами, що подаються на входи тригера, причому після зникнення сигналів, стан пристрою все одно зберігається. Сьогодні на базі тригерів виконуються різні інтегральні схеми, починаючи відносно простими лічильниками і закінчуючи складними процесорами.

Механічний пристрій, створений американськими дослідниками, являє собою полімерний квадратний лист з PEDOT:PSS з заданими лініями згинів (два хрести під кутом 45 градусів один до одного). Такий полімерний лист здатний «вспучуватися» або навпаки «втягуватися» під дією градієнта вологості (рівень вологості середовища на протилежних його площинах розрізняється). Дослідники визначили, що якщо аркуш притискається до поверхні своїм центром, то це логічний 0, а якщо впирається в неї краями, то - логічна одиниця.

По суті один такий орігамі-лист являє собою простий асинхронний тригер SR-типу (Set/Reset, встановити/скинути). У такому тригері для зміни стану необхідно подавати різні сигнали на входи. При подачі однакового сигналу стан тригера змінюватися не буде. Дослідники вважають, що в майбутньому на основі таких простих механічних тригерів можна буде створювати м'яких роботів на основі механологічних систем, здатних реагувати на стан навколишнього середовища.

Під час експериментів дослідники, об'єднуючи кілька орігамі-листів, змогли створити різні механологічні системи, що реагують на градієнт вологості. Одні з цих систем дозволяли лише механічно передавати інформацію про навколишнє середовище від початку ланцюжка до його кінця (мова йде про примітивні дані - наявність або відсутність градієнта), а інші були здатні згинаючись повзти при зміні вологості на різних сторонах орігамі-листів. Як сигнал використовувався градієнт вологості від 5 до 85 відсотків - підвищений показник на одному боці аркуша і знижений - на іншому.

У квітні поточного року американські вчені представили прототип прозорого м'якого підводного робота, здатного пересувати у воді подібно угрю. Рідинні електроди дозволяють йому практично безшумно плисти зі швидкістю до двох міліметрів на секунду. Основними компонентами нового робота стали діелектричні пружність актуатори, кожен з яких зроблений з трьох прозорих поліакрилатних шарів. Між собою шари в актуаторі розділені плоскими камерами, заповненими рідиною і пов'язаними із зовнішнім джерелом струму.

При подачі напруги рідина в камері виконує роль внутрішнього електрода, а другим, зовнішнім, електродом стає навколишня рідина. На шар поліакрилату, що знаходиться між двома рідинними електродами, таким чином подається різність потенціалів, в результаті чого цей шар розширюється і актуатор згинається. Подаючи потрібну напругу на один з двох каналів, можна змусити актуатор згинатися в різні боки.