Исследователи Массачусетского технологического института стали на шаг ближе к совершенствованию себя

Эли Кервин

«Ненавистные в нации», эпизод антиутопического научно-фантастического сериала Netflix «Черное зеркало», предсказал это: тысячи пчел-роботов летают от цветка к цветку, опыляя растения, чтобы восполнить сокращающуюся популяцию насекомых. И хотя роботы из этого эпизода в конечном итоге восстают против своих изобретателей-людей, убивая более 387 000 человек, вонзая свои искусственные жала в головы жертв, ученые Массачусетского технологического института, работающие над совершенствованием сегодняшних воздушных роботов, вероятно, полагают, что нам не нужно об этом беспокоиться.

Ну, пока.

Несмотря на зловещий взгляд на роботизированных пчел, исследователи из Массачусетского технологического института стали на шаг ближе к совершенствованию искусственных воздушных тварей. В статье, опубликованной 15 марта, группа исследователей из Массачусетского технологического института показала, что использование упругих мышечных приводов и технологий самовосстановления может значительно повысить надежность роботов-пчел.

«Понять полет насекомых невероятно сложно», — сказал Кевин Чен, доцент Массачусетского технологического института, глава лаборатории мягкой и микроробототехники института и старший автор статьи. «Аэродинамические принципы, которыми пользуются насекомые, сильно отличаются от, например, самолетов или других летающих объектов. Поэтому попытка создать масштабного летающего робота определенно дает нам инструменты для понимания насекомых».

Исторически, говорит Чен, исследования были сосредоточены на том, как улучшить управляемость полета и предотвращение столкновений летающих роботов. Но он говорит, что такой акцент на управляемости не похож на то, что мы видим в природе, поскольку пчелы постоянно натыкаются на предметы и могут продолжать летать. Фактически, исследования показывают, что пчелы могут потерять до 40% своих крыльев и продолжать летать в воздухе: именно их способность продолжать полет после ударов и ударов делает их такими выносливыми летчиками.

Поэтому исследователи Массачусетского технологического института стремились подражать этой устойчивости, ища способы ремонта и восстановления летающих роботов после проколов крыльев.

Аспиранты и профессора обратились к типу мягких искусственных мышц, называемых приводами из диэлектрического эластомера (DEA), которые могут выдерживать проколы и удары, продолжая взмахивать крыльями робота. Похожий на мышцы материал состоит из слоев эластомера, набитых между электродами. А при попадании напряжения электроды сжимают эластомер, быстро взмахивая крыльями.

«Уникальная особенность нашего робота — мягкие приводы. Это своего рода мягкие искусственные мышцы», — сказал Чен. «И если вы посмотрите… видео работы робота, то увидите, что мягкие искусственные мышцы сжимаются и удлиняются… очень похоже на мышцы. И главный вклад… работы, опубликованной на прошлой неделе, заключалась в попытке обеспечить аналогичный уровень прочности этим искусственным мышцам».

Затем с помощью DEA ученые провели два типа испытаний на надежность — повреждение крыльев мелкими и серьезными проколами или травмами. Когда эластомер получил незначительное повреждение, используя напряжение, используемое для питания крыльев, робот включается в процесс, называемый самоочищением. По сути, при обнаружении небольшого дефекта напряжение сгорает и отключает локальный электрод рядом с дефектом, изолируя его от остальной части робота. И благодаря этому остальная часть робота продолжает функционировать в обычном режиме.

Когда у робота была серьезная травма — более крупный прокол, из-за которого в робота попал воздух, — исследователи использовали лазер для хирургического удаления дефекта. Это изолировало более крупный дефект, оставив лишь незначительную травму, которую затем можно было изолировать с помощью процесса самоочистки.

«У вас есть серьезное повреждение, затем используйте лазер, чтобы обойти это повреждение. Так эффективно… лазер создает небольшую травму, окружающую большую травму. А незначительную травму можно вылечить автоматически… [и] изолировать от остальной части привода», — сказал Чен. «Итак, идея состоит в том, что затем незначительная травма изолирует серьезную травму, а затем легкая травма изолирует себя, что эквивалентно изоляции серьезной травмы. Поэтому в каком-то смысле мы используем аналогию с использованием лазера для проведения небольшой операции на мягких искусственных мышцах».