Встречайте мягкую робототехнику. Вместо использования стали и графита мягкая робототехника включает в себя гибких роботов, изготовленных из таких материалов, как силикон, резина и гель, что обеспечивает им диапазон и стиль движений, которые практически невозможны для традиционной машины. Поскольку они двигаются и ведут себя уникально, эти роботы обладают рядом преимуществ перед своими стальными собратьями, включая улучшенную устойчивость к столкновениям и повышенную способность выполнять сложные движения.
Сегодня мы рассмотрим, как появилась мягкая робототехника, подчеркнем ее особенности и новые области применения, которые в настоящее время изучаются.
Первое реальное применение мягкой робототехники произошло с искусственными мышцами МакКиббена, разработанными в 1950 году. Также известное как воздушные мышцы МакКиббена, устройство состояло из гибкой пневматической трубки, экранированной плетеной сеткой. В ортопедических изделиях пневматические мышцы с момента их разработки использовались во многих конструкциях роботов. Работа МакКиббена также послужила вдохновением для создания нескольких технологий, которые заложили основу для современной мягкой робототехники. В последующие годы появилось множество новых технологий и инноваций, в том числе манипуляторы, созданные по образцу щупалец и хоботов слонов, искусственные мышцы, состоящие из электрострикционного полимера и жидкостные приводы, что в конечном итоге привело к более сложным разработкам в 21 веке.
Мягкие роботы обычно состоят из гибких материалов, таких как жидкости, эластомеры или гели, и используют процесс, известный как согласование соответствия, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки и минимизировать стресс. Кроме того, мягкая робототехника может использовать для приведения в действие одну или несколько из следующих систем:
- Сжатый воздух
- Жидкости, такие как масло или вода
- Материалы, меняющие форму под воздействием тепла
- Комбинация электродов, изолирующих полимеров и проводящих полимеров
- Магнитные поля
- Материалы, которые меняют форму под воздействием света
Наиболее распространенный процесс изготовления мягкой робототехники, известный как мягкое литографическое формование, состоит из следующих этапов:
- Производство внутренних компонентов обычно осуществляется традиционным способом, с помощью 3D-печати или литья
- Моделирование гибкого внешнего слоя робота в соответствии с желаемым форм-фактором путем литья и отверждения силиконовой резины или аналогичного материала в специальной форме
- Соединение различных слоев вместе с помощью неотвержденного эластомера. После повторного отверждения готовый привод вынимают из формы
Существует невероятное разнообразие потенциальных вариантов использования мягкой робототехники, и постоянно исследуются новые приложения. Например, в здравоохранении мягкая робототехника может использоваться для:
- Сложные мягкие протезы, способные совершать сложные движения и ощущать прикосновения
- Мягкие экзокостюмы для пациентов с ограниченной подвижностью
- Носимые реабилитационные устройства
- Сложные и малоинвазивные хирургические процедуры
- Доставка лекарств
- Целенаправленное лечение сложных заболеваний Замена мышц и органов
- Роботизированные помощники для пациентов с ограниченной подвижностью и пожилых людей
Потенциальные применения мягких робототехнических технологий столь же интересны и за пределами сферы здравоохранения. Для служб экстренного реагирования и промышленных рабочих мягкие экзоскелеты, такие как экзокостюм Института Висса, могут обеспечить дополнительную прочность и защиту. Мягкая робототехника также может оказаться неоценимой для поисково-спасательных операций, поскольку она может достигать и исследовать пространства, слишком маленькие для людей.
Мягкая робототехника, способная к росту и самовосстановлению, может быть использована для научных исследований в области эволюционной биологии, восстановления экосистем, строительства, управления посевами и даже терраформирования далеких планет. Другие потенциальные применения мягкой робототехники включают автономное строительство, образование и персональную помощь.
Большинство ближайших разработок в области мягкой робототехники связаны с интеллектом, эффективностью и гибкостью. Растущая сложность искусственного интеллекта уже учитывает первое. Что касается последнего, потенциальные меры включают удаление электронных компонентов, более эффективное хранение и выработку энергии, а также разработку роботов, имитирующих жизненный цикл биологического организма.
Когда большинство людей думают о машинах, они думают о твердой стали и жестких компонентах. Они не рассматривают органические тела или растения. Тем не менее, это идеальные машины сами по себе, поэтому вполне естественно, что мягкая робототехника попытается подражать им. Разумно предположить, что по мере дальнейшего развития мягкая робототехника станет более реалистичной и неотличимой от органических существ.
По мере того, как эти гибкие роботы развиваются вместе с технологиями и постепенно достигают большей реалистичности, их плавная интеграция с органическими объектами создаст новые варианты использования и приложения, которые открывают большие перспективы для области робототехники.
© digitrode.ru