На протяжении десятилетий ученые и инженеры пытались создать роботов, имитирующих различные способы передвижения, встречающиеся в природе. Большинство этих конструкций имеют жесткие каркасы и шарниры, приводимые в действие электрическими или пневматическими приводами. В природе, однако, огромное количество существ перемещаются по своим местам обитания, используя мягкие тела — дождевые черви, улитки и личинки насекомых могут эффективно перемещаться в сложных средах, используя разные стратегии. До настоящего времени попытки создания мягких роботов ограничивались более крупными масштабами (обычно десятки сантиметров), в основном из-за трудностей с управлением питанием и дистанционным управлением.
Жидкокристаллические эластомеры (ЖКЭ) — это интеллектуальные материалы, которые могут сильно изменять форму при освещении видимым светом. С помощью недавно разработанных методов можно создавать из этих мягких материалов произвольные трехмерные формы с заранее заданными характеристиками приведения в действие. Деформация под действием света позволяет монолитной конструкции LCE выполнять сложные действия без множества дискретных исполнительных механизмов.
Исследователи из Варшавского университета с коллегами из LESN (Италия) и Кембриджа (Великобритания) разработали мягкого гусеничного робота естественного масштаба с оптико-механической монолитной конструкцией из жидкокристаллического эластомера. Корпус робота изготовлен из светочувствительной эластомерной ленты с узорчатым молекулярным выравниванием.
Управляя движущейся структурой деформации, робот имитирует походку своих естественных родственников. Он также может подниматься по склону, протискиваться через щель и толкать предметы тяжелее, чем в десять раз больше его собственной массы, демонстрируя свою способность работать в сложных условиях и указывая на потенциальные применения в будущем.- Разработка мягких роботов требует совершенно новой парадигмы в их механике, энергоснабжении и управлении. Мы только начинаем учиться у природы и менять наши подходы к дизайну в сторону тех, которые возникли в результате естественной эволюции, — говорит Петр Васильчик, руководитель лаборатории фотонных наноструктур на физическом факультете Варшавского университета, Польша, который руководил проектом.
Исследователи надеются, что переосмысление материалов, технологий изготовления и стратегий проектирования должно открыть новые области мягкой робототехники в микро- и миллиметровых масштабах, включая пловцов (как на поверхности, так и под водой) и даже летчиков.