Autonomiczna dżdżownica

Specjaliści z MIT-u, Uniwersytetu Harvarda i Narodowego Uniwersytetu Seulskiego stworzyli, na zlecenie DARPA, autonomicznego miękkiego robota, który przemieszcza się podobnie jak np. dżdżownica. Urządzenie jest nie tyle ciche, ale również wytrzymałe. Nadepnięte czy uderzone młotkiem potrafi dalej wędrować.

O przydatności Meshworma nie trzeba nikogo przekonywać. Dzięki możliwości cichego poruszania się po zróżnicowanym terenie i wśliźnięcia się w bardzo ciasne przejścia, przyda się on zarówno wojsku i służbom specjalnym podczas misji zwiadowczych, jak i służbom ratunkowym do np. przeszukiwania gruzowisk.

Meshworm napędzany jest przez „sztuczny mięsień“ zbudowany z kabli niklowo-tytanowych. Taki stop posiada „pamięć kształtu“ i rozciąga się oraz kurczy pod wpływem ciepła. Kabel owinięto wokół tworzącej „ciało“ miękkiej tuby, dzieląc ją w ten sposób na segmenty. Odpowiednie podawanie napięcia na kabel prowadziło do kurczenia się i rozciągania segmentów, co pozwalało na poruszanie urządzenia.

Badania nad robotami poruszającymi się jak dżdżownice trwają od wielu lat. Urządzenia takie muszą być miękkie, co umożliwia poruszanie oraz zapobiega celowym bądź przypadkowym uszkodzeniom. Poważny problem stanowi ich napęd. Naukowcy próbowali używać np. sprężonego powietrza, to jednak wymagało użycia sporych kompresorów, a zintegrowanie mikrokompresorów z autonomicznym robotem jest trudne. Sangok Seok, Cagdas Denizel Onal, Kyu-Jin Cho, Robert Wood i Daniela Rus postanowili wziąć za wzór dzieła natury. Stwierdzili, że zwierzęta poruszające się w interesujący ich sposób mają dwie główne grupy mięśni. Jedne otulają ich ciało wokół, a drugie są rozciągnięte wzdłuż niego. Ich współpraca pozwala na sprawne poruszanie się.

Uczeni najpierw stworzyli polimerową siatkę zbudowaną z naprzemiennie ułożonych włókien, które mogą rozciągać się i kurczyć. Później rozpoczęli odpowiedniego materiału na „mięśnie napędowe“. Ich uwagę zwrócił stop niklu i tytanu. To bardzo dziwny materiał. Jego właściwości ulegają dramatycznej zmianie w zależności od stosunku obu składowych - mówi Kim.

Gdy odpowiednio dobierzemy skład stopu, będzie on w bardzo interesujący sposób reagował na temperaturę. Powyżej pewnej temperatury znajdzie się w stanie zwanym austenitem. Będzie regularną strukturą, która, nawet po znacznym odkształceniu, wraca do oryginalnego kształtu. Poniżej zaś pewnej temperatury stanie się martenzytem i pozostanie w kształcie jaki został mu nadany.

Naukowcy owinęli polimerową siatkę kablem niklowo-tytanowym, a do jej wnętrza włożyli małą baterię i układ scalony. Odpowiedni algorytm dbał o precyzyjne rozgrzewanie i chłodzenie poszczególnych segmentów „ciała“ Meshworma, co pozwoliło na jego poruszanie się. Kable ułożono też wzdłuż robota, a ich kurczenie się i rozciągnie umożliwiało na wykonywanie zakrętów.

Mimo, że ciało tego robota jest znacznie bardziej proste niż prawdziwego zwierzęcia - składa się tylko z kilku segmentów - ma niezwykłe możliwości. Myślę, że w następnej dekadzie zmieniające kształt sztuczne 'mięśnie’ trafią do wielu urządzeń - telefonów komórkowych, komputerów przenośnych czy samochodów - mówi profesor Kellar Autumn z Lewis and Clark College, który specjalizuje się w rozwijaniu robotów poruszających się jak zwierzęta.