Природа не раз подсказывала инженерам гениальные решения. Один из самых ярких примеров — броненосцы, которые при угрозе мгновенно сворачиваются в плотный шар, защищая уязвимое брюшко жёстким панцирем. Учёные из Университета Северной Каролины решили перенести этот механизм в мир робототехники и создали специальный защитный модуль, который позволяет роботам и электронным устройствам самостоятельно «сворачиваться» при опасности.
Новый модуль получил название MIPM (morpho-interlocking protective module). Он представляет собой трёхслойную конструкцию. Внешний слой состоит из сегментов, напечатанных на 3D-принтере из прочной смолы — каждый такой сегмент выдерживает нагрузку около 10 ньютонов. Внутренний слой — это своеобразный «скелет» из плотной бумаги, сложенной по типу оригами, который придаёт конструкции жёсткость в свёрнутом состоянии.
Самое интересное находится в среднем слое. Здесь расположены «нервы» и «мышцы» модуля: датчик деформации на основе эластичного полимера с серебряными нанопроволоками, жидкокристаллический эластомер (LCE), который сокращается при нагреве, лента Kapton, которая при нагреве расширяется, и тонкий проводящий тканевый нагреватель.
Как это работает
Когда датчик фиксирует опасную нагрузку, он отправляет сигнал на управляющий блок. Тот включает питание нагревателя. В результате LCE сжимается, а лента Kapton расширяется — вся конструкция начинает изгибаться и сворачивается в плотный защитный шар, полностью укрывая уязвимые компоненты внутри. Процесс полностью автоматический и не требует вмешательства человека.
В отличие от многих предыдущих био-вдохновлённых защитных систем, MIPM обладает встроенной петлёй «чувствовать — реагировать». Это позволяет модулю самостоятельно принимать решение о защите, не дожидаясь команды извне.
Такие «сворачивающиеся» роботы особенно полезны там, где устройства подвержены риску повреждений: в космосе, при поисково-спасательных операциях, в опасных промышленных зонах или в составе носимых защитных систем. Пока технология успешно работает в лабораторных условиях. Учёные отмечают, что для реального применения ещё нужно доработать стабильность датчиков в экстремальных температурах, высокой влажности и запылённости, а также улучшить беспроводную связь.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Авторы считают, что подобные био-вдохновлённые защитные механизмы могут стать важным шагом к созданию более живучих и автономных роботов будущего.
