Żółwiopodobny robot dostosowuje swoje kończyny do otoczenia

Łącząc najlepsze mobilne cechy żółwi morskich i lądowych, żółw-robot-amfibia (Amphibious Robotic Turtle, ART), opisany ostatnio w „Nature”, może zmieniać zwykłe kończyny w płetwy. „U większości robotów-amfibii elementy służące poruszaniu się są dostosowane do konkretnego środowiska – mówi współautorka artykułu, robotyczka z Yale University Rebecca Kramer-Bottiglio. – Nasz system dostosowuje jeden zunifikowany mechanizm napędowy do dwu środowisk: cztery kończyny mogą się zmieniać – na lądzie w nogi, w wodzie – w płetwy”.

Każda kończyna otoczona jest polimerowym kompozytem, który po ogrzaniu staje się plastyczny, a w niskiej temperaturze jest sztywny. Zmianę kształtu zapoczątkowują umieszczone w kończynie miedziane elementy grzejne – ich działanie powoduje mięknięcie kompozytu. Następnie umieszczony wewnątrz elastyczny „mięsień” robota pęcznieje lub się kurczy, zmieniając płaską płetwę w zaokrągloną nogę albo odwrotnie. Na koniec polimer w 1–2 minuty stygnie i twardnieje wokół nowego kształtu. Miękkie kończyny przymocowane są do „twardych” stawów barkowych robota z trzema silniczkami, dzięki którym ART może „czołgać się” lub „pełzać” po lądzie albo „wiosłować” w wodzie. Całość łączy się z modułem obudowy, w której szczelne rurki z PCW chronią elektroniczne elementy przed wodą. Wydrukowana w 3D „skorupa” nadaje robotowi opływowy kształt i obejmuje przestrzeń, zawierającą powietrze lub balast w celu dostosowania pływalności.

„Połączenie elementów miękkiej robotyki z tradycyjnymi umożliwia ART-owi transformację. Sztywne moduły, warunkujące ruch, są konieczne, kiedy korzystamy z tradycyjnej techniki, jednak teraz dzięki miękkiej robotyce udaje się zrobić coś bardziej elastycznego” – mówi Tønnes Nygaard, robotyk z Oslo Metropolitan University, niezwiązany z tym projektem.

Takie techniki adaptacyjne mogą ostatecznie umożliwić robotom poruszanie się po wielu różnych powierzchniach i w różnych środowiskach w realnym świecie bez konieczności obciążania ich dodatkowymi elementami, zmniejszającymi efektywność działania. Zespół Kramer-Bottiglio ustalił, że ART zużywa tyle samo energii, ile roboty przeznaczone tylko dla jednego środowiska.

Konstrukcja żółwia-robota nie jest jeszcze w pełni sfinalizowana. Prototyp wciąż wymaga kabla, zapewniającego zasilanie i komunikację, a jego ruchy są powolne i niezdarne. Naukowcy pracują nad ulepszeniami. „Jestem podekscytowany dotychczasowymi osiągnięciami i z zainteresowaniem czekam na postęp prac tej grupy w kolejnych latach” – stwierdza Nygaard.