Робот-пловец научился добывать энергию из перепадов температуры
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.
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.
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.
Источники: Proceedings of the National Academy of Sciences, NPlus1.
