Китай испытал подводного робота-осьминога — видео
От очистки дна от пластика до извлечения ценных ресурсов и исследования экосистем — подводные работы требуют захватов, которые одновременно должны быть и деликатными, и сильными. Обычные жесткие манипуляторы плохо приспосабливаются к форме объектов, мягкие — не справляются с тяжелыми грузами. Решение подсказала сама природа.
Устройство под названием OUT-Robot (Octopus-Inspired Upward Transport Robot — робот для подъема грузов, созданный по образу осьминога) представлено на страницах Cyborg and Bionic Systems. Это мягкий робот из полимера с памятью формы (ППФ).
«Мы создали термодинамическую синергию между материалом, геометрией и водной средой. Внутренний слой силикона равномерно распределяет тепло, внешний служит временным барьером при нагреве, а окружающая вода играет роль активного радиатора, охлаждая привод», — рассказывает профессор Се Гуанмин из Пекинского университета, руководивший исследованием.
Благодаря этой продуманной конструкции достигается впечатляющая скорость: захват размягчается всего за 1,3 секунды под напряжением и вновь становится жестким через 0,8 секунды после отключения нагрева. «Время переключения между состояниями заметно меньше, чем у любого из ранее описанных приводов», — доволен Се. Для сравнения: традиционные системы на основе ППФ на воздухе часто остывают десятки секунд.
Собственно, в этом и заключается ключевая инновация. В момент захвата «щупальца осьминога» мягкие, а как только объект зафиксирован, ППФ быстро охлаждается и «запирает» форму, удерживая тяжелые предметы без постоянного подвода энергии. «Энергонезависимая фиксация формы сильно упрощает подводные работы», — подчеркивает профессор.
Результаты экспериментов это подтверждают.
Жесткость «руки» из ППФ по команде возрастает в 25 раз. Шестирукий захват в режиме VI (с захватом всеми шестью «руками») развивает совокупное усилие более 4 ньютонов, что эквивалентно удержанию груза массой более 400 г. Присасывающий режим добавляет универсальности — предварительное усилие прилипания в 2,2 раза выше по сравнению с более ранними конструкциями.
Практическую пользу проверили в двухметровом бассейне, заваленном камнями, рыболовными сетями, пластиковыми бутылками; там же были трепанги, гребешки, хрупкая тарелка, алюминиевый профиль и тяжелая пивная бутылка. Манипулятор без труда переключался между разными режимами — он удалял легкую сеть (