Исследователи разрабатывают роботизированную ткань, которая движется и сжимается, со встроенными в нее встроены датчиками.
Такая эластичная технология могла бы сделать возможными роботов с сенсорной кожей, растягиваемых роботизированных предметов одежды, которые люди могли бы носить для придания дополнительной силы и выносливости, «г-костюмы» для пилотов или астронавтов, чтобы противодействовать эффектам ускорения, и легких, универсальных роботов, чтобы бродить по инопланетянам пейзажи во время космических миссий .
Роботизированная ткань представляет собой хлопковый материал, содержащий датчики, изготовленные из гибкого полимера и нитевидных прядей из сплава с памятью формы, которые при нагревании возвращаются в спиральную форму, вызывая движение ткани.
«Мы интегрировали как управление, так и распознавание, в то время как большинство роботизированных тканей, которые в настоящее время разрабатываются, имеют только датчики или другие электронные компоненты, которые используют проводящую нить», – сказала Ребекка Крамер, доцент кафедры машиностроения в Университете Пердью. «Мы также используем стандартные методы шитья для введения нитевидных приводов и датчиков в ткань, чтобы они могли быть интегрированы в существующую инфраструктуру производства текстиля».
Роботизированная ткань может быть обернута вокруг блока пены или надувного баллона. Ориентация ткани в одном направлении заставляет робота изгибаться, создавая локомоцию, как у дюймового червя. Ориентация ткани в другом направлении заставляет ее сжиматься – создавая перистальтику или скользящую локомоцию.
Результаты подробно изложены в исследовательской работе, представленной на Международной конференции по интеллектуальным роботам и системам в Чикаго. Автором статьи являются докторанты Мишель Юэн, Арун Шериан, Дженнифер Кейс и Джастин Сейпель.
Работа связана с исследованиями, которые она возглавляет, получив награду НАСА для ранней карьеры, объявленную в июле, и сфокусированную на «активных эластичных оболочках для мягкой робототехники». Кожа будет содержать сплав с памятью формы для мышечных движений, а также множество датчиков для обеспечения обратной связи и информации об окружающей среде.
Цель состоит в том, чтобы сделать возможным класс мягких роботов, в котором все функциональные элементы встроены в эластичную кожу. Эта оболочка будет включать гибкую электронику, которая менее чувствительна к вибрации, чем обычное оборудование, что делает их достаточно прочными для космических полетов. Такая технология могла бы позволить космическим путешественникам отправлять легкие, простые в хранении листы роботизированной кожи для сборки, как только они достигают пункта назначения.
Подобно роботизированной ткани, кожа может быть обернута вокруг деформируемого объекта, создавая роботов, способных исследовать инопланетные ландшафты.
«Мы сможем создавать роботов на лету», – сказал Крамер. «Все может быть роботом, потому что все роботизированные технологии находятся в ткани или коже».
В соответствующем документе во время конференции исследователи продемонстрировали ткань «переменной жесткости», которую можно использовать в качестве медицинской скобки и для других роботизированных применений. Эта статья была написана аспирантом Томасом Ченалом.
Волокна из полимера с памятью формы позволяют ткани иметь изменяющуюся жесткость. Полимер проходит “фазовый переход” при нагревании, в результате чего он становится мягким. Такая ткань может использоваться в медицинских скобках, которые фиксируются на месте для поддержки. Полимер покрыт сплавом с памятью формы, который нагревается при подаче электрического тока, вызывая его размягчение.
Подход представляет потенциальную энергоэффективную технологию для робототехники.
«Обычно, если мы двигаем шарнирное соединение и хотим сохранить определенное положение, нам необходимо поддерживать высокую подачу энергии, чтобы сустав не расслаблялся», – сказал Крамер. «Здесь мы могли бы просто заблокировать его на месте».
