Несмотря на то, что мягкий робот, созданный исследователями из Гарварда, именуется роботом-змеей, особенности строения его “кожи” берут начало из совершенно иного источника, которым является древнее японское искусство киригами. В отличие от оригами, в котором для придания формы используются изгибы бумаги, в киригами, для достижения желаемого результата, используются надрезы и разрезы. И именно за счет разрезов особой формы робот способен передвигаться по земле подобно змее.
Конечно, новый робот является далеко не первым роботом-змеей, с которыми нам доводилось знакомить наших читателей. В качестве примеров можно привести робота-спасателя, созданного в Стэнфордском университете, и плавающего робота, созданного компанией Eelume. Приемы искусства киригами также использовались в некоторых областях науки и техники, к примеру, в солнечных батареях и нанотехнологиях, связанных с применением графена. И новый робот является первым в своем роде симбиозом упомянутых выше двух областей.
Ключевым моментом двигательного аппарата нового робота является его “кожа”. На этой коже при помощи лазера сделано множество надрезов характерной формы и когда такая кожа растягивается, ее поверхность обретает трехмерную форму, обеспечивающую высокий коэффициент сцепления с поверхностью. За счет использования такого решения робот-змея нуждается в единственном двигателе пневматической природы, в данном случае, в то время, как другие роботы-змеи имеют по одному-два двигателя на каждый сегмент их тела.
Как уже упоминалось выше, исследователи при помощи лазерного резака сделали упорядоченный набор крошечных надрезов на листе тонкого эластичного пластика. Этот пластик был обернут вокруг силиконовой трубки, которая предварительно была обмотана кевларовыми волокнами для сохранения ее формы. Когда эта трубка заполняется воздухом под давлением, она растягивается, заставляя “чешуйки” кожи топорщиться и цепляться за поверхность. Когда давление в трубке снижается, трубка сокращается и робот продвигается немного вперед.
Исследователи экспериментировали с разными формами надрезов для поиска варианта, обеспечивающего наилучший результат. Были испытаны треугольные и круглые надрезы, но окончательный выбор пал на надрезы в форме трапеции. И что самое удивительное в этом деле – форма этих надрезов очень близка к форме чешуек настоящей змеиной кожи.
Во время проведения исследований был создан ряд образцов роботов-змей, первые из которых не имели собственного двигателя и источника энергии. Воздух под давлением, необходимый для растяжения силиконовой трубы, подавался через тоненькую трубку, вставленную в заднюю часть робота. Но последним вариантом был уже полностью автономный вариант, имеющий аккумуляторную батарею, систему управления, датчики и крошечный привод с крошечным компрессором.
Гарвардские исследователи надеются, что им удастся миниатюризировать данную технологию до уровня, когда подобных роботов можно будет запускать даже внутрь человеческого организма для проведения минимально инвазивных хирургических вмешательств. С другой стороны, увеличение размеров робота-змеи позволит использовать его во время поисково-спасательных операций, для исследований труднодоступных мест и, конечно, для проведения операций по скрытной разведке и наблюдению.