Робот-змея и робот-лиана

В труднодоступные места роботы могут проползти, как змеи, или прорасти, как растения.

Когда мы слышим о роботах, то обычно представляем себе что-то антропоморфное, с головой, руками и ногами, только сделанное из металла, пластика или чего-то футуристическо-биоорганического. На втором месте, наверное, будет робот, похожий на собаку или кошку: голова, четыре ноги, хвост. Нет, конечно, есть промышленные роботы-манипуляторы, которые выглядят как сложная механическая рука на подставке, есть роботы на колёсном ходу, есть лабораторные роботы, которые похожи на обычный стол, только напичканный электроникой. Но всё же, если речь идёт о перемещении в пространстве, то в первую очередь на ум приходят роботы с ногами и роботы на колёсах.

Однако в труднодоступное место на ногах и на колёсах не всегда можно добраться. Робот, который должен проникнуть в какую-нибудь узкую щель между камнями, сам должен быть узким, гибким, желательно без выступающих частей – то есть похожим на червя или змею. Одного из таких роботов описывают в журнале Device Бурджу Сейидоглу (Burcu Seyidoğlu) и Ахмад Рафсанджани (Ahmad Rafsanjani) из Университета Южной Дании. Их робот ползёт, как змея, но только как змея, попавшая в узкий тоннель. Обычно змеи перемещаются, широко изгибаясь всем телом, но в узком туннеле не поизгибаешься. Тогда они используют другой механизм, который в чём-то напоминает движения мехов гармони: тело собирается в небольшие складки, затем змея упирается хвостом о поверхность, и складка за складкой распрямляется вперёд. Затем к поверхности прижимается голова (точнее, передняя часть тела), и к ней уже складка за складкой подтягивается хвост. (Стоит уточнить, что это не гусеницеобразное движение, тело не поднимаются волной над поверхностью, все складки змеи горизонтальны и лежат на земле.) Быстро ползать таким способом нельзя, и энергии уходит много, но в некоторых ситуациях иначе не получается.

Получившийся робот действительно похож на гармошку. В каждом его сегменте есть карман для нагнетания воздуха: воздух поступает в карман, сегмент расширяется и упирается в поверхность, потом воздух уходит, сегмент сжимается и подтягивает вперёд соседний участок тела. Робот вполне может ползать по почве, по гладкой пластмассовой поверхности и по пеноматериалу. Правда, скорость его невелика, максимум 18 сантиметров в минуту, и он, естественно, должен быть соединён с воздушным насосом.

Другого робота описали в Science Robotics сотрудники Итальянского технологического института и Университета Монпелье. Их робот не столько ползёт, сколько растёт. На переднем конце у него расположена «голова» – особое устройство, выпускающее из себя расплавленную пластмассу, которая затвердевает и наращивает тело позади «головы». Естественно, чтобы робот мог расти, ему нужно поставлять сырьё для роста – полимерную нить, которую он расплавляет внутри «головы».

Робот-лиана в действии. Источник: Istituto Italiano di Tecnologia

Направление роста задаётся внешними стимулами: светом, тенью, силой тяжести, давлением, он способен адаптировать параметры собственного роста под меняющиеся условия. Аналогия с растениями-лианами тут на редкость полная. Робот-лиана, названный Филоботом, способен обвить вертикальный столб, способен перебросить себя между двумя опорами, и при этом он избегает опасных ситуаций, когда ему может повредить слишком сильное механическое давление. Растёт робот медленно, всего на несколько миллиметров за минуту, но такой неторопливый рост может быть даже кстати: если ему придётся расти в сложном и нестабильном окружении, можно не бояться, что слишком сильной активностью он что-нибудь обрушит или разобьёт.

Филобот – робот-лиана. Фото: Del Dottore et al. Science Robotics, 9, 2024