Mao a kol. al.
Vedci z Univerzity Johannesa Keplera (JKU) vytvorili ovládateľné mäkké roboty, ktoré sú schopné bežať, plávaniea skákanie vysokou rýchlosťou. Počas testovania dosiahli roboty rýchlosť 70 BL/s (dĺžky tela za sekundu). Tieto výsledky sú zarážajúce, pretože dokonca aj gepard (najrýchlejšie suchozemské zviera na Zemi) môže dobehnúť iba do 23 BL/s. Nečakajte však absolútne rýchlostné rekordy, pretože roboty majú telá v milimetrovej mierke – hoci tieto malé stroje sú pravdepodobne najrýchlejšími mäkkými robotmi na planéte.
Mäkké roboty sa líšia od bežných robotov, ktoré vidíte v továrňach, reštauráciách a na vedeckých výstavách. Sú skonštruované pomocou flexibilných materiálov ako polyméry a zliatiny s tvarovou pamäťou (tieto zliatiny menia svoj tvar so zmenou teploty). Mäkké materiály umožňujú robotom fungovať podobným spôsobom na živý organizmus (alebo živé tkanivo). Naproti tomu konvenčné roboty sú vyrobené z pevných materiálov, ako je plast, hliník a kov.
Vedci sa už dlho snažia vytvoriť dostatočne rýchle mäkké roboty
pracovať v extrémnych prostrediach kde by nefungovali žiadne iné stroje. Takéto roboty by mohli hrať dôležitú úlohu v oblasti medicíny. Napríklad ultrarýchle roboty môžu nahradiť invazívne metódy, ako je kolonoskopia. Lekári by mohli použiť rýchle mäkké roboty na kontrolu akýchkoľvek anomálií v telesných orgánoch (ako je žalúdok), ktoré je ťažké preskúmať bežnými diagnostickými robotmi.Budovanie ultrarýchlych robotov
Ultrarýchle roboty sú vyrobené z tekutej kovovej zliatiny nazývanej galinstan. Skladá sa z cínu (Sn), gália (Ga) a india (In). Galinstan sa bežne nepoužíva na vytváranie mäkkých robotov; sú väčšinou vyrobené z elastoméry na báze silikónu. Keď sa ho pýtali na príčinu, prvý autor štúdie a fyzik mäkkých látok na JKU, Dr. Guoyong Mao, povedal Ars Technica: „Najdôležitejšie vlastnosťou tohto materiálu je, že je pri izbovej teplote ako kvapalina, pričom má tiež vysokú vodivosť, vďaka čomu je vhodný na výrobu mäkkých a deformovateľných cievky.“
Výskumníci použili tekutý kov Technológia 3D tlače na vytvorenie galinstanových cievok. Tieto 3D tlačené cievky boli potom vložené do elastomérnych plášťov, ktoré ich držia spolu s ovládačom, ktorý riadi ich stav. Tým sa vytvorí mäkký elektromagnetický robot (SEMR) v tvare cievky, ktorý je schopný dodávať rýchle ovládanie a pohon. Výskumníci ďalej vybavia roboty nohami v tvare písmena L alebo pílových zubov na základe substrátov, cez ktoré sa budú pohybovať.
SEMR sú napájané pomocou lítium-polymérových batérií a ich ultrarýchly pohyb je poháňaný elektromagnetickými ovládačmi (súčiastky, ktoré premieňajú elektrickú energiu na mechanickú energiu). Akčné členy sú magneticky citlivé komponenty, a preto je možné rýchlo sa pohybujúce roboty ľahko ovládať pomocou statického magnetického poľa. Počas testov sa mohli priviazané roboty pohybovať rýchlosťou 35 BL/s na rovine a 70 BL/s na zloženom 3D povrchu. Navyše pri testovaní vo vode plávali rýchlosťou 4,8 BL/s. „Myslíme si, že ide o novú a sľubnú technológiu v oblasti robotiky, ktorá má v budúcnosti veľký potenciál. Nepodarilo sa nám nájsť žiadnu podobnú technológiu využívajúcu mäkký funkčný materiál, ktorá dokáže robiť toľko úloh pri takej vysokej rýchlosti,“ povedal Mao.
Budúcnosť ultrarýchlych mäkkých robotov
Výskumníci tiež vykonali rýchlostné testy s prototypmi nepripútaných mäkkých robotov a dosiahli rýchlosť plávania 1,8 dĺžky tela za sekundu (BL/s) a maximálnu rýchlosť behu 2,1 BL/s. Výskumníci teraz plánujú zlepšiť efektivitu a výkon nepripútaných robotov.
Mao a jeho tím tiež hovoria, že vývoj pomocou SERM s väčším počtom milimetrov tekutá 3D tlač by mohla v budúcnosti pripraviť cestu pre väčšie, ultrarýchle roboty.
Existujú rôzne druhy mäkkých robotov; niektorí by nám mohli pomôcť odstrániť plastový odpad z oceánov a iní by nám to mohli dovoliť študovať horúce mesačné a marťanské púšte. Rýchlosť je veľkým limitujúcim faktorom pre všetky takéto mäkké stroje. Technológia ultrarýchlych SEMR má potenciál tento limit prekonať.
Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32123-4 (O DOI)
Rupendra Brahambhatt je skúsená novinárka a filmárka. Zaoberá sa správami z vedy a kultúry a posledných päť rokov s niektorými aktívne spolupracuje z najinovatívnejších tlačových agentúr, časopisov a mediálnych značiek pôsobiacich v rôznych častiach sveta zemegule.
