Крошечные крабы шириной всего в полмиллиметра могут сгибаться, извиваться, ползать, ходить, поворачиваться и даже прыгать. Исследователи также разработали роботов миллиметрового размера, напоминающих червяков, сверчков и жуков. Хотя на данный момент исследование носит ознакомительный характер, исследователи полагают, что их технология может приблизить область к созданию роботов микроразмерного размера, которые могут выполнять практические задачи в строго ограниченных пространствах.

Исследование будет опубликовано в среду (25 мая) в журнале Научная робототехника. В сентябре прошлого года та же команда представила крылатый микрочип, который был самой маленькой из когда-либо созданных человеком летающих конструкций.

"Робототехника - захватывающая область исследований, а разработка микромасштабных роботов - интересная тема для академических исследований", - сказал Джон А. Роджерс, который руководил экспериментальной работой. "Вы можете представить себе микророботов в качестве агентов для ремонта или сборки небольших конструкций или машин в промышленности или в качестве ассистентов хирургов для очистки закупоренных артерий, остановки внутреннего кровотечения или удаления раковых опухолей - и все это с помощью минимально инвазивных процедур".

"Наша технология позволяет использовать различные способы контролируемого движения и может ходить со средней скоростью в половину длины своего тела в секунду", - добавил Юнган Хуан, который руководил теоретической работой. "Это очень сложно достичь в таких малых масштабах для наземных роботов".

Пионер в области биоэлектроники, Роджерс является профессором материаловедения и инженерии Луиса Симпсона и Кимберли Куэрри, биомедицинской инженерии и неврологической хирургии в Северо-Западной инженерной школе Маккормика и медицинской школе Фейнберга, а также директором Института биоэлектроники Куэрри Симпсона (QSIB). Хуан - Ян и Марсия Ахенбах, профессор машиностроения, гражданского строительства и охраны окружающей среды в McCormick и ключевой член QSIB.

Краб размером меньше блохи и не питается от сложного оборудования, гидравлики или электричества. Вместо этого его сила заключается в эластичной упругости его тела. Для создания робота исследователи использовали сплав с памятью формы, который при нагревании принимает "запоминаемую" форму. В этом случае исследователи использовали сканированный лазерный луч для быстрого нагрева робота в различных целевых местах по всему телу. Тонкое покрытие из стекла упруго возвращает соответствующей части конструкции ее деформированную форму при охлаждении.

Когда робот переходит из одной фазы в другую - деформируется до запомнившейся формы и обратно, - он создает локомоцию. Лазер не только дистанционно управляет роботом, чтобы активировать его, направление лазерного сканирования также определяет направление ходьбы робота. Сканирование слева направо, например, заставляет робота двигаться справа налево.

"Поскольку эти структуры такие крошечные, скорость охлаждения очень высока", - объяснил Роджерс. "На самом деле, уменьшение размеров этих роботов позволяет им работать быстрее".

Чтобы изготовить такого крошечного зверька, Роджерс и Хуан обратились к технике, которую они представили восемь лет назад, - методу сборки всплывающих окон, вдохновленному детской книжкой.

Во-первых, команда изготовила предшественников конструкций шагающего краба в плоской геометрии. Затем они приклеили эти прекурсоры на слегка растянутую резиновую подложку. Когда растянутый субстрат расслабляется, происходит контролируемый процесс изгиба, который заставляет краба "всплывать" в точно определенные трехмерные формы.

С помощью этого метода производства команда Northwestern смогла разработать роботов различных форм и размеров. Так почему же краб-пикитоу? Мы можем поблагодарить за это учеников Роджерса и Хуана.

"С помощью этих методов сборки и концепций материалов мы можем создавать шагающих роботов практически любых размеров или 3D-форм", - сказал Роджерс. "Но студенты почувствовали вдохновение и позабавились, наблюдая за боковыми движениями крошечных крабов. Это была творческая прихоть".

Видео: https://youtu.be/1IP7jptXjgQ