Просто добавь тепла: роботов учат залечивать свои раны

Не играй с ножом, если только ты не самовосстанавливающийся робот.
Фото Vrije Universiteit Brussel.

Читайте нас в Telegram

Умения роботов не перестают удивлять. Инженеры пытаются наделять их суперсилами, которые пригодятся в самых непредсказуемых ситуациях (порой губительных даже для техники). На этот раз бельгийские учёные сделали шаг в сторону самоисцеления роботов.

Довольно часто роботов посылают на опасные задания, например, исследовать реактор АЭС "Фукусима-1". Специалисты, разрабатывающие мягких роботов, подумали, что неплохо было бы научить их восстанавливаться, когда дела пойдут совсем плохо. И в этом им поможет недавно разработанный метод учёных Брюссельского свободного университета (Vrije Universiteit Brussel). Кратко его можно описать так: нужно добавить лишь чуточку тепла.

Чтобы продемонстрировать эффективность своего метода, бельгийские учёные создали три объекта: захватное устройство, роботизированную "руку" и искусственные мышцы – все наделены способностью к самовосстановлению.

Все они были сделаны из особого полимера "со встроенными целебными свойствами", сообщается в пресс-релизе вуза. При повреждении они сначала восстановляют свою первоначальную форму, а затем полностью “излечиваются”.

Так, если разорвать или разрезать материал, то затем его части можно обратно "срастить" друг с другом, поясняют разработчики.

Чтобы проверить новый "талант", учёные надрезали скальпелем все три объекта, а затем положили их в духовку. Все они "запекались" там на протяжении 40 минут при температуре 80 градусов по Цельсию. Затем их охладили до комнатной температуры. После процедуры исследователи обнаружили, что все “ножевые ранения” роботизированной руки, захватного устройства и искусственных мышц полностью "затянулись". Учёные оценили эффективность ремонта на 98-99 процентов.

Отмечается, что 80 градусов Цельсия достаточно для того, чтобы разорвать молекулярные связи полимерного материала и позволить ему "запечатать" повреждение на макроскопическом и микроскопическом уровнях, как только оно будет охлаждено до комнатной температуры.

При разрыве/разрезании разрушаются связи между двумя химическими ингредиентами материала – фураном и малеимидом. При повышенных температурах эти два химических вещества также могут разорвать связи и переместиться. В процессе охлаждения соединения вновь образуют связи с “коллегами” по ту сторону разрыва и таким образом залечивают материал.

"Полимер состоит из большого количества разных нитей, которые соединяются друг с другом, чтобы в конечном счёте сформировать материал", — объсняет ведущий автор исследования Брам Фандерборгхт (Bram Vanderborght).

По его словам, стоит немного подогреть систему, как эти нити начинают перестраиваться таким образом, чтобы соединиться друг с другом вновь и не оставить никаких слабых мест, в которых в дальнейшем могли бы образоваться разрывы.

Более того, материал можно будет растворить в хлороформе и "перепрофилировать" в другую форму или объект при необходимости. Такая особенность заранее прокладывает путь и к переработке мягких роботов, созданных из такого материала.

 

Добавим, что разработка помогает устранить главное ограничение мягких роботов, которые лучше подходят, чем их традиционные, жёсткие аналоги, для перемещения по пересеченной местности и работы с хрупкими предметами. Однако они же являются более склонными к повреждениям.

Мягкие материалы, между тем, идеально подходят для сбора деликатных объектов – фруктов или овощей. К слову, подобные устройства необходимы и учёным, изучающим подводный мир.

В будущем Фандерборгхт и его коллеги хотят научить робота самовосстанавливаться автоматически. Пока рассматриваются два варианта, как этого добиться: путём изменения исходного “самозалечивающегося” материала или путём обучения роботов самостоятельно прикладывать тепло к месту повреждения.

"Ситуация, когда при поломке обычных частей робота будет необходима их полная замена, скоро изменится", — уверен Фандерборгхт.

Инженеры часто пытаются научить роботов "обслуживать" самих себя без вмешательства людей. Так, ранее проект "Вести.Наука" рассказывал о роботе, который собирает себя сам, а потом уползает.

Описание новой разработки представлено в научном издании Science Robotics.

Сегодня