Плющ вдохновил ученого на создание роботов, которые растут в тысячи раз при необходимости.
Роботы, имитирующие лозу плюща могут вырасти в тысячи раз длиннее их первоначальной длины с более быстрой скоростью, чем скорость бега среднестатистического человека, рассказывается в новом исследовании.
Новые мягкие, гибкие роботы могут быть однажды использованы в тяжелой ситуации, например, проскользнуть через завалы или пролезть внутрь человеческого тела, утверждают ученые.
Ранее, ученые разработали робота, копирующего способ движения животных и других организмов, начиная от членистоногих и хлопающих крыльями до ползающих пресмыкающихся и колышащих хвостами.
Помимо локомоции – способности передвигаться из одного места в другое – клетки и организмы могут управлять своим окружением посредством роста. Например, нейроны ответвляются наружу, чтобы интегрироваться в конечности, а корни растут внутрь почвы, чтобы впитывать воду и питательные вещества.
Исследование проходит под руководством Elliot Hawkes, робототехника из Калифорнийского Универститета в Санта Барбаре, вдохновившегося развитием робота, который растет после
"наблюдения за английским лозовым плющем, в течение месяца, растущего вокруг угла моего книжного шкафа, ищущего солнечный свет и обдумывания, что в определенном, очень медленном темпе, оно куда-то двигалось,"
сказал он.
Некоторые преимущества роста по сравнению с передвижением включают возможность маневрировать через узкие пространства и формировать потенциально полезные 3D структуры. До настоящего времени, однако, растущие роботы могли вырасти лишь в 1-5 раз от их изначальной длины тела со скоростью до 23.6 дюймов (60 сантиметров) за час.
Сейчас, Hawkes, и его коллеги разработали робота, который может расти в тысячи раз больше длины своего тела со скоростью до 22 м/ч (35.4 км/ч). Для сравнения, среднестатистический мужчина может бежать со скоростью 15 м/ч (24 км/ч) короткие интервалы, а быстрейший человек в мире, Usain Bolt, может бежать со скоростью до 28 м/ч (45 км/ч), по данным Национального Совета Силы и Фитнеса.
Недавно разработанный робот изготовлен из мягкого, эластичного полиэтилена, самого распространенного пластика в мире. Он может расти с верхушки за счет внутреннего давления воздуха, которое выталкивает пластиковые трубки, хранящиеся у его основания наверх через центр его тела. Изначальный размер робота составляет приблизительно 11 дюймов (28 см) в длину, но он может быстро достигнуть максимальной длины в 236 фута (72 метра), сообщают исследователи.
"Тело остается неподвижным в момент растяжения верхушки,"
рассказывает Hawkes Live Science.
"То есть, вы можете держать тело робота плотно в руках и верхушка будет продолжать расти."
Внутри робот разделен на несколько отдельных камер, как правило по одной с каждой стороны тела. Чтобы направить робота налево или направо, ученые надувают одну сторону больше, чем другую.
Робот оснащен камерой на самом кончике, так что он может чувствовать свет. Камера передает данные на базу робота через кабель, проходящий через тело робота. Для своего исследования ученые использовали данные с камеры, чтобы помочь ему расти к свету, так же как и растению. Камера также может передавать оператору цветные видео, чтобы помочь ему управлять роботом, сказал Hawkes.
В экспериментах, роботы могут расти через узкие щели и по поверхности, покрытой клеем или гвоздями – роботы не теряют много воздушного давления при проколе, поскольку гвозди частично закрывают их собственные дырки, говорят ученые. Роботы также могут вытягивать кабели, распылять водяной туман для тушения пожаров, и формировать 3D структуры, такие как крюки, которые могли бы быть использованы для поворота клапанов.
В одном из экспериментов, один из роботов может приложить достаточно сил, чтобы поднять 154-фунтовый (70-ти килограммовый) ящик, сказал Hawkes.
"Мы были удивлены тем, насколько такое простое устройство может в результате так уверенно двигаться в сложных условиях,"
добавил он.
"Почти невозможно остановить его удлинение."
Одно из потенциальных применений этих роботов в поисково-спасательных операциях,
"где эти роботы могут прорасти через завалы и обломки, в поисках потенциальных выживших,"
сказал Hawkes.
"В отличие от маленьких животных, вдохновивших создателей поисково-спасательных роботов, тело растущего робота может работать в качестве канала, пропускающего кислород или воду к застрявшему в ловушке выжившему."
"В естественном применении, мы представляем пожарных, растящих роботов к очагу пожара для доставки воды, вместо того, чтобы распылять ее с расстояния или рисковать жизнью пожарного, чтобы подобраться к огню,"
сказал Hawkes. Эти роботы также могу применяться в инвазивной хирургии.
"Мы успешно создали робота размером 1.8 миллиметра [0.07 дюймов] в диаметре и в настоящее время работаем с нейрохирургами,"
сказал Hawkes. Hawkes предупредил, что результат их работы
"еще не готов бороться с огнем или провести операцию на мозге завтра. Но мы надеемся, это сможет привести к зрелым технологиям, которые смогут изменить мир."
На данный момент робот сделан в ручную.
"Мы надеемся автоматизировать производство роботов, так чтобы десятки таких роботов практически ничего не стоили и использовались в поисково-спасательных сценариях,"
сказал Hawkes.
"Мы также исследуем новые, более прочные материалы для тела, такие как rip-stop нейлон и Кевлар. Мы также хотим продолжить развитие хирургического направления, надеясь перейти к испытаниям [экспериментам на живых животных] в недалеком будущем."
Ученые подробно описали свои открытия онлайн 19 июля в журнале Научная Робототехника.