ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Перспективы мягкой робототехники / 01.03.2021

 

Мягкие роботы привлекают большое внимание в исследовательских кругах в основном из-за своей безопасности для людей, которым, возможно, придется работать в непосредственной близости от этих машин. Чем мягкие роботы отличаются от обычных, как они работают и чем могут помочь человечеству?

Мягкая робототехника — это особая область робототехники, которая занимается конструированием роботов из материалов с высокой степенью совместимости, подобных тем, которые встречаются в живых организмах.

Мягкая робототехника во многом зависит от того, как живые организмы перемещаются и адаптируются к своему окружению. В отличие от роботов, построенных из жестких материалов, мягкие роботы обеспечивают повышенную гибкость и адаптируемость для выполнения задач, а также повышенную безопасность при работе с людьми. Эти характеристики позволяют использовать его в медицине и производстве.

Мягкая робототехника в основном конструирует роботов полностью из мягких материалов. В итоге получающиеся роботы похожи на таких беспозвоночных, как черви или осьминоги. Моделирование движения таких роботов — сложная задача. Дело в том, что для таких процессов необходимо применять методы механики сплошной среды. Именно поэтому мягкие роботы иногда называют роботами сплошной среды (continuum robots).

Мягких роботов можно сгибать, придавать любую форму. Они сделаны из очень мягкого материала, в том числе из наноматериалов. Это делает их больше похожими на человеческие части тела, например, на мышцы. На самом деле можно сказать, что эти роботы почти оживают с помощью наноматериалов.

Несмотря на множество исследований в области мягких роботов, инженеры пока в самом начале пути. Однако эксперты прогнозируют, что уже к 2024 году их рынок достигнет $2,16 млрд.

Чем мягкие роботы отличаются от обычных?

Металлические роботы гораздо более ограничены. Они были сконструированы с учетом скорости и точности, что делало их идеальными для таких вещей, как работа на конвейере. Но они не так уж универсальны.

Мягкие роботы отличаются от промышленных или коллаборативных роботов тем, что их конструкция сделана из мягких, податливых материалов. Их конструкция сильно отличается от любой другой формы роботов, и аналогично мягкие роботы выполняют очень разные функции.

Существует много различных типов мягких роботов, но есть 6 различных приложений, которые обещают наибольший коммерческий потенциал.

Роботизированные мышцы: сейчас разрабатываются несколько типов мягких роботов, которые будут работать в качестве роботизированных мышц. Один из самых многообещающих прототипов черпает вдохновение из оригами. Его сложенная конструкция может поднимать вес в 1 000 раз больше собственного веса и масштабируется от нескольких миллиметров до метра в длину. Кроме того, сейчас ученые работают над созданием наноразмерных роботов из ДНК.

Альпинистские роботы: у этих типов роботов есть много потенциальные применений, начиная от осмотра и обслуживания зданий и заканчивая поисково-спасательными операциями. Одна из версий роботов для мягкого лазания имеет изогнутую конструкцию, очень похожую на гусеницу. Это позволяет ему ползать вверх и вниз по сооружениям разного размера.

Съедобные роботы. Первый проект таких роботов создан школьной командой в Филадельфии для ежегодного конкурса Soft Robotics. Эти биоразлагаемые роботы могут безопасно доставлять лекарства к различным частям тела.

Носимые роботы. Эти биомиметические устройства могут помочь пациенту, проходящему физическую реабилитацию. Мягкий робот имитирует естественные движения тела, где бы он ни находился, помогая пациенту восстановить нормальные двигательные функции.

Роботы-протезы. Мягкие роботы могут использоваться для создания превосходных протезов для людей, у которых отсутствуют конечности или части тела. Часто технология мягкой робототехники используется на конце протеза руки для более деликатного и точного захвата объектов.

Роботы-космонавты. Ученые НАСА предполагают, что однажды они будут летать по поверхности Марса. Другие уже проектируют роботов, которые будут работать в самых труднодоступных частях человеческого тела.

Хотя мягкие роботы также могут использоваться в промышленных условиях — особенно в качестве коллаборативных роботов (также известных как «коботы»), работающих вместе с людьми, они вряд ли ограничиваются этим.

Мягкие роботы сделаны из податливых материалов, которые могут растягиваться и скручиваться. Из этих материалов можно сделать искусственные мышцы, которые сокращаются, когда в них нагнетается воздух. Мягкость этих мышц позволяет использовать вспомогательную одежду. Однако до сих пор эти пневматические искусственные мышцы приводились в действие обычными электромагнитными (приводными от двигателя) насосами, которые являются громоздкими, шумными, сложными и дорогими.

Недостатки технологии

Мягкие роботы не лишены недостатков. В частности ученые обнаружили, что приводы жидкости — устройства, которые фактически оживляют роботов — медленно включаются из-за огромного количества жидкости, необходимой для движения, или из-за того, что их поток замедляется различными структурами внутри устройство (например, трубки и клапаны).

Однако исследователи из Гарварда разрабатывают обходной путь. Отмечая, что изгибание таких игрушек приводит к высвобождению большого количества энергии, они конструируют приводы с двумя выдвижными крышками, одна внутри другой. Когда внешняя крышка надувается, давление увеличивается на внутреннюю. Когда она изгибается, высвобождение энергии приводит в движение устройство, - пишет hightech.fm.


Другие новости по теме:
16.04.21 - Морская звезда-робот поможет изучать глубины океана
13.04.21 - Робот Spot участвовал в учебном бою французской армии
09.04.21 - Новые роботы без батарей получают энергию из внешних химических связей
08.04.21 - Роботов научили преследовать других роботов
02.04.21 - Человекоподобный робот Digit стал автономным
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Представлена модель оптоволоконного квантового логического вентиля

Группа английских специалистов реализовала двухвходовой квантовый логический элемент на базе оптоволокна, произведенного с применением фотонных кристаллов. Источником фотонов послужил титан-сапфировый

214
2

Разработана технология сборки батареек при помощи вирусов

Ученые разработали технологию сборки катодов и анодов литий-ионных аккумуляторов при помощи генетически модифицированных вирусов. Работа исследователей опубликована в журнале Science. Ее основные поло

108
3

Глобальная сеть стала частью жизни трети россиян

ВЦИОМ выяснил привязанность россиян к Интернету. Глобальной сетью регулярно пользуются 38 процентов россиян, из которых 23 процента выходят в Интернет ежедневно, а 11 процентов - еженедельно. ВЦИОМ в

92
4

Ученые создали роботов-пловцов, которые чинят себя на ходу

  Инженеры разработали маленьких плавающих роботов, которые могут исцелять себя на лету после того, как разбились на две или три части, используя магниты. Исследователи говорят, что когда-нибу

90
5

Найдена бактерия с мышьяком в ДНК

Жизнь на Земле зависит от шести химических элементов: углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы. Однако, по словам авторов исследования, бактерии, найденные в водах соленого озера Моно, спо

89

Анонсы событий