Швейцарские и американские инженеры создали самодвижущегося плавающего робота, работающего без собственного аккумулятора. В нем установлены элементы из материала с памятью формы, которые меняют форму в ответ на изменение температуры окружающей среды и приводят в движение плавники. Кроме того, у робота есть захват, позволяющий ему перемещать и высвобождать небольшие предметы, сообщают инженеры в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Как и во многих сферах электроники, разработчики роботов стремятся к их минимизации. Но обычно перед ними встает одна и та же проблема — миниатюрных роботов сложно снабжать энергией с помощью аккумуляторов. Некоторые инженеры решают эту проблему, передавая роботу энергию извне, как это недавно сделали создатели летающего робонасекомого, получающего энергию для полета из лазерного луча. Другие предлагают использовать куда более необычные источники энергии, например, влажность окружающей среды. Несмотря на то, что часто такие роботы неприменимы на практике, эти разработки важны, потому что применяемые в них принципы могут в будущем пригодиться при создании более совершенных устройств.

Группа инженеров из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Калифорнийского технологического института под руководством Кьяры Дарайо (Chiara Daraio) представила робота, который может автономно плавать в воде, используя вместо топлива перепады температуры окружающей среды. Разработчики создали несколько прототипов робота с немного различающимися возможностями, но в их основе лежит одна и та же конструкция — актуатор, выполненный из полимера с памятью формы. Он состоит из двух соединенных полосок полимера, которые изначально деформируются и актуатор уменьшается в длину. Когда актуатор попадает в среду с температурой выше его температуры стеклования, полимерные полоски выпрямляются и его длина значительно увеличивается.

Инженеры решили создать двигатель на основе этого актуатора, расположив рядом с ним бистабильный элемент, который может стабильно находиться в двух состояниях. Они присоединили к этому элементу плавники. После того, как робот попадает в горячую воду, актуатор толкает элемент, который переходит в другое положение и заставляет плавники двигаться, толкая робота. Также инженеры создали прототип робота с двумя актуаторами разной толщины, которые активируются при одинаковой температуре, но не одновременно, а по очереди.

Схема плавающего робота-доставщика
Схема плавающего робота-доставщика

Самый совершенный прототип, созданный инженерами имеет не только двигающиеся плавники, но и захват для доставки предметов. Изначально ему задают закрытую форму с зажатым предметом. После нагревания до первой критической температуры один из актуаторов активируется и двигает робота вперед. Затем вода нагревается еще сильнее и при достижении второй критической температуры робот высвобождает предмет, а его второй актуатор двигает плавники и робота в обратном направлении и «перепрограммирует» форму первого актуатора.

Ранее британские инженеры также создали автономного плавающего робота, не требующего вмешательства человека, но он использует другой принцип работы. Разработчики установили в него микробный топливный элемент, вырабатывающий энергию для моторов из содержащихся в воде примесей, а заодно очищающий водоем, в котором плавает робот.