Исследователи из Корнеллского университета предложили новое решение для роботов, имитирующее биологические системы млекопитающих. Способность потеть мы приобрели для улучшения терморегуляции — и для той же цели этому научили робомускул. По словам авторов работы, такие способности могут помочь роботам высокой мощности долго и напряженно работать без перегрева.
Как сообщил руководитель исследовательской группы Роб Шеперд, недостаточно эффективное управление внутренней температурой — одно из серьезных препятствий для создания устойчиво работающих роботов с мягкими гибкими телами. Их двигатели, как и у любых автоматических систем, сильно нагреваются во время работы. Но если металлические промышленные роботы легче оснащаются механическими системами охлаждения, то у роботов из синтетических материалов, кроме сложности с размещением и весом таких систем, есть еще одна проблема. Мягкие материалы обладают более низкой теплопроводностью, из-за чего, быстро нагревшись, очень медленно остывают. Такой «роботермос» будет либо громоздким и тяжелым из-за дополнительных систем охлаждения, либо постоянно выходить из строя от перегрева.
Авторы адаптировали нашу способность к терморегуляции через потоотделение для роботов. «Способность потеть — одна из самых замечательных черт человека. Потоотделение использует потерю испаренной воды для быстрого рассеивания тепла и может охлаждать ниже температуры окружающей среды», — поясняет один из ведущих авторов работы Т. Дж. Валлин.
Ученые спроектировали рукоподобный манипулятор из нанополимерных материалов для потоотделения, применив для их создания многокомпонентную стереолитографию — метод 3D-печати, использующий свет для отверждения смолы в предварительно разработанных формах.
Система, созданная командой, состоит из двух гидрогелевых материалов, которые могут удерживать воду и реагировать на температуру. Базовый слой, изготовленный из поли-N-изопропилакриламида, реагирует на температуру выше 30°C путем усадки, вытесняя воду в верхний слой полиакриламида. Этот верхний пористый слой пронизан отверстиями микронного диаметра. Такие поры тоже чувствительны к этому температурному диапазону: они автоматически расширяются для выделения «пота», а затем закрываются, когда температура падает ниже 30 °С.
Исследователи обнаружили, что испарение этой воды снижает температуру поверхности мягкой «робомышцы» на 21 °C в течение 30 секунд. Процесс охлаждения примерно в три раза эффективнее, чем у людей. Приводы способны охлаждаться примерно в шесть раз быстрее по сравнению с охлаждением, которое может дать обычный механический вентилятор-кулер.
Пока говорить о готовности к использованию новой технологии рано: при всем изяществе решения к ней еще остается много вопросов. Важный вопрос: как совместить ее с мобильностью робота? При ее использовании автоматом ему постоянно потребуется пополнять запас воды, следовательно, он будет всегда к ней привязан. Кроме того, сам процесс восполнения жидкости еще не отработан. Ученые предполагают, что в будущем можно представить себе мягких роботов, которые не только потеют, как млекопитающие, но и пьют, как они.
Как сообщал «Вокруг Света. Украина», до 2030 года роботы заменят 20 миллионов работников. Больше всего автоматизация производства коснется Китая, где до 2030 года будет установлено 14 миллионов промышленных роботов.
По материалам Naked-science
Читайте также:
Корабль SpaceX доставит на МКС робота-компаньона
Роботов обучили парному жонглированию
Человекоподобный робот Ай-Да готовится к первой персональной выставке
