Многие насекомые и пауки умеют ходить по стенам и потолкам с помощью специализированных липких подножек, которые позволяют им цепляться за поверхности, на которых не удержится ни одно млекопитающее. Инженеры из Калифорнийского университета в Беркли попытались воплотить эту способность в робототехнике.
Они использовали эффект, называемый электростатическим сцеплением, чтобы создать робота размером с насекомое, который может на ходу разворачиваться с ловкостью гепарда. Это дало машине способность пересекать сложную местность и быстро избегать неожиданных препятствий.
Робот изготовлен из тонкого слоистого материала, который изгибается и сжимается при подаче электрического напряжения. В статье 2019 года исследовательская группа продемонстрировала, что подобная простая конструкция может быть использована для создания робота размером с таракана, который способен бежать по плоской поверхности со скоростью 20 длин тела в секунду или около 2,5 километров в час. Это сопоставимо со скоростью живых тараканов. Также это рекорд скорости среди роботов размером с насекомое.
В новом исследовании ученые добавили к такому роботу две электростатические подушечки. Приложение напряжения к любой из подушечек увеличивает электростатическую силу между подушечкой и поверхностью, заставляя эту подушечку прочно цепляться к поверхности, а корпус робота - вращаться вокруг образованной подножки.
Две подушечки дают операторам беспрецедентный контроль над траекторией робота. Версию машины 2019 года просто сносило на поворотах. Новый робот может совершать мгновенные повороты с центростремительным ускорением, которое превышает таковое у большинства насекомых. Также благодаря простоте конструкции, робот может выдержать нагрузку до 55 килограммов.
Зачем это нужно?
Небольшие надежные роботы, подобные этому, могут быть идеальными инструментами для проведения поисково-спасательных операций или расследования других опасных ситуаций, вроде выявления потенциальных утечек газа.
«Одна из главных проблем сегодня заключается в создании роботов меньшего масштаба, которые были бы сопоставимы по мощности и маневренности с большими роботами. На более крупных роботах вы можете без проблем использовать большие батареи и системы управления. Но когда вы пытаетесь сжать все это до меньшего масштаба, вес этих элементов становится слишком большим для робота, и робот движется очень медленно. Наш робот очень быстрый, очень сильный и требует очень малой мощности, что позволяет ему переносить датчики, электронику и батарею», - говорит Ливэй Линь, профессор машиностроения в Калифорнийском университете в Беркли.
Разработка подробно описана в журнале Science Robotics.
