Незвичні роботи

При слові "робот" мрійники і шанувальники фантастики згадують, як правило, кіноепопею "Зоряні війни" чи повісті Айзека Азімова, а реалістам і прагматикам найчастіше спадають на думку конвеєри автомобільних заводів або різноманітні місяцеходи і марсоходи. Але про яких би роботів не йшлося,  чи про промислових, бойових, науково-дослідних, рятувальних або побутових, всі вони видаються вельми міцними, переважно металевими і  у будь-якому разі, твердими пристроями.

Тим часом, можливі й зовсім інші роботи - м'які й еластичні, як гумова губка. Принаймні саме над такими роботами  працюють нині інженери в низці експериментальних лабораторій, наприклад, в Гарвардському університеті.

Силіконові роботи

"Ось один зі зразків наших м'яких роботів, - говорить хімік Стівен Моурін, науковий співробітник групи професора Джорджа Уайтсайдса. - Ви можете його помацати і переконатися, що він м'який і еластичний". Зразок, який вчений простягає відвідувачам, з роботом ніяк не асоціюється. Це виріб завбільшки з долоню, виконаний із силікону і за формою нагадує букву "Х". Жодних суглобів, електромоторів тут немає і близько - і, тим не менше, цей виріб можна змусити рухатися, говорить вчений: "Використаний нами матеріал - це звичайний еластомер, тобто високоеластичний полімер. Нічого особливого в ньому немає. Але ми виготовляємо з нього структури незвичайної форми, які можуть виконувати складні функції. Рухає їх стиснене повітря ".

Продемонстрований гарвардським дослідником Х-подібний виріб складається з двох склеєних силіконових половинок, відлитих у пластикових формах. Але склеєні ці половинки так, що між ними в певних місцях утворилися порожнини, і ці повітряні камери можуть подібно до надувних кульок розтягуватися під впливом стисненого повітря, що подається шлангом.

Фокуси на лабораторному столі

Завдяки пневматичним м'язам вчені мають можливість управляти кінцівками м'якого робота, контрольовано їх згинати. Стівен Моурін пояснює: "У нас тут є низка автоматизованих вентилів, з'єднаних з балоном зі стисненим повітрям. За допомогою цих вентилів комп'ютер регулює тиск у п'яти шлангах, у такий спосіб керуючи п'ятьма м'язами нашого робота. У робота по одному м'язу в кожній з чотирьох кінцівок і ще одна - в спині ".

Учений друкує накази на клавіатурі комп'ютера, магнітні реле вентилів починають клацати, і Х-подібний силіконовий виріб пробуджується до життя. Насамперед м'який робот злегка вигинає спину. А потім починає повільно повзти вперед, по черзі пересуваючи кінцівки одну за одною. Відбувається все це зі швидкістю черепахи, зате силіконовий робот здатний долати такі перешкоди, перед якими будь-який твердий робот напевно спасував би. Зокрема, Х-подібний виріб Стівена Моуріна зумів протиснутися крізь щілину, утворену поверхнею лабораторного столу і розміщеною над нею скляною пластиною, хоча ця щілина була вужчою, ніж висота робота при ходьбі. Цей фокус вдався роботу тому, що він долав перешкоду хвилеподібними рухами – подібно до того, як пролазить в щілину під парканом кішка.

Швидко, ефективно і дешево

Ще одна перевага м'яких роботів - простота і дешевизна виробництва. Так, пластикові форми для відливання силіконових половинок гарвардські інженери виготовили за допомогою тривимірного принтера. Рідкий еластомер заливається у форми, витримується годину за температури 70 градусів за Цельсієм - і деталь готова. За словами Стівена Моуріна, на те, щоб виготовити оптимізований дослідний зразок або такий же за конструкцією, але вдвічі більший за розмірами прототип, підуть не місяці і навіть не тижні, а всього кілька днів: "На відміну від традиційного роботобудування, де доводиться враховувати масу факторів, у нас все відбувається швидко. Там треба вирішувати безліч складних конструкторських завдань, здійснювати безліч розрахунків - і технічного, і фінансового характеру, а будь-яка помилка коштує  дуже дорого. А з м'якими роботами ви можете відразу ж реалізувати і випробувати будь-яку ідею. При цьому ваші витрати залишаються доволі скромними ".

Хоча йдеться поки що про суто фундаментальні дослідження, у гарвардських вчених вже є ідеї щодо практичного застосування їхної розробки. Скажімо, промисловість відчуває гостру потребу в маніпуляторах, здатних захоплювати і переміщувати, не руйнуючи, дуже крихкі об'єкти. Проведені в Гарварді досліди з яйцем виявилися успішними.