Водомірки майбутнього: як змінять світ нові плавучі роботи

У Школі інженерії та прикладних наук університету Вірджинії професор машинобудування та аерокосмічної інженерії Баосін Сюй працює над втіленням таких пристроїв у реальність. У своєму останньому дослідженні, опублікованому в "Science Advances", його команда представила HydroSpread – унікальний метод виготовлення, який дозволяє створювати м’які, плавучі машини безпосередньо на поверхні води. Цей прорив відкриває нові можливості для застосування в медицині, побутовій електроніці та моніторингу навколишнього середовища.

• "Слухняний брехун": як штучний інтелект розмиває межі нашої совісті

Деталі

Раніше виробництво тонких і гнучких плівок, необхідних для м’якої робототехніки, вимагало нанесення їх на тверді основи, наприклад на скло. Потім ці крихкі шари потрібно було знімати та переносити у воду – складний процес, який часто спричиняв розриви та втрату матеріалу.

HydroSpread усуває цю проблему, дозволяючи самій рідині слугувати "робочим столом". Краплі рідкого полімеру природним чином розтікаються у надтонкі, рівномірні шари на поверхні води. Використовуючи точно налаштований лазер, команда Сюй може вирізати з цих шарів складні візерунки – кола, смужки, навіть логотип UVA – з надзвичайною точністю.

Використовуючи цей підхід, дослідники створили два прототипи, схожі на комах:

• HydroFlexor, який рухається по поверхні води за допомогою плавникових рухів
• HydroBuckler, який "крокує" вперед на вигнутих ногах, наслідуючи рухи водомірок

У лабораторних умовах командa використовувала верхній інфрачервоний обігрівач для живлення цих пристроїв. Під час нагрівання плівки згиналися або деформувалися, створюючи рухи, схожі на веслування чи ходьбу. Завдяки вмиканню та вимиканню нагріву пристрої могли змінювати швидкість і навіть повертати, що доводить можливість контрольованого та повторюваного руху. У майбутньому їх можна буде налаштувати на реакцію на сонячне світло, магнітні поля або крихітні вбудовані нагрівачі, що прокладає шлях до автономних м’яких роботів, здатних рухатися та адаптуватися самостійно.

…Виготовлення плівки безпосередньо на рідині забезпечує нам безпрецедентний рівень інтеграції та точності, – сказав Сюй.

…Замість того, щоб створювати на твердій поверхні, а потім переносити пристрій, ми дозволяємо рідині виконувати роботу, забезпечуючи ідеально гладку платформу, зменшуючи кількість відмов на кожному кроці, – додав він.

Потенціал HydroSpread виходить далеко за межі м’якої робототехніки. Завдяки спрощенню формування крихких плівок без їх пошкодження технологія може відкрити нові можливості для розробки носимих медичних датчиків, гнучкої електроніки та систем моніторингу довкілля – пристроїв, яким необхідно залишатися надтонкими, м’якими та водночас витривалими там, де традиційні жорсткі матеріали не підходять.

"Мільярди на вітер": робототехнік пояснив, чому роботи – це дорогий провал.