Інженери оптимізували штучні м’язи, щоб мікророботи продовжували працювати навіть після серйозних пошкоджень. Дослідження опубліковано в журналі Science Robotics.
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили еластичні штучні м’язи, стійкі до мікропошкоджень. Крихітні роботи-комахи, забезпечені такими м’язами, успішно долають дрібні пошкодження, такі як крихітні отвори, і можуть ремонтуватися за допомогою лазера.
Крихітні прямокутні роботи, розроблені інженерами, переміщаються за допомогою крил. Вони приводяться в дію приводами з діелектричного еластомеру, який має м’які штучні м’язи. Вони зроблені з шарів еластомеру, які затиснуті між двома тонкими як бритва електродами, а потім згорнуті в м’яку трубку. При подачі напруги електроди стискають еластомер і в результаті робот змахує крилом.
Мікроскопічні дефекти можуть викликати іскри, які спалять еластомер і приведуть до виходу пристрою з ладу. Щоб уникнути такої проблеми, інженери використовують «самоочищення». Вплив високої напруги на пошкоджену область діелектричного еластомеру призводить до відключення ділянки електрода, розташованого поруч з дефектом. В результаті проблемна область відділяється від решти електрода, а штучний м’яз продовжує працювати.
Відновлення здатності літати після пошкодження. Відео: Suhan Kim et al., Science Robotics
Щоб підвищити ефективність цього процесу, інженери оптимізували концентрацію вуглецевих нанотрубок, з яких складаються електроди. Менша кількість вуглецевих нанотрубок покращує самоочищення, оскільки він досягає більш високих температур і легше згорає. Але це також знижує питому потужність приводу. Дослідники визначили, що правильно підібраний баланс спрощує самоочищення і зберігає рухливість пристрою.
Крім того, дослідники показали, що великі дефекти можна усувати за допомогою лазера. Лазер акуратно вирізає по зовнішніх контурах більше пошкодження. Після цього інженери можуть використовувати самоочищення, щоб спалити злегка пошкоджений електрод, ізолюючи проблемну область і відновлюючи польотні властивості крила.
Політ робота з пошкодженим крилом. Зображення: MIT
У серії експериментів інженери показали, що за допомогою цієї технологи можна відновити здатність літати після різних пошкоджень. Робот, у якого відрізали 20% одного крила, а в іншому зробили 10 проколів, успішно продовжив політ після самоочищення. Нова технологія підвищить «витривалість» роботів в реальних умовах. Рої таких пристроїв можна буде використовувати, наприклад, для обстеження будівлі, що руйнується під час пожежі.