Пикотавр на листе. Автор: Университет Карнеги-Меллона, Инженерный колледж
Представьте себе: сотни роботов размером с муравья карабкаются по завалам, под камнями и между обломками, чтобы осмотреть повреждения рухнувшего здания, прежде чем спасатели прибудут на место.
Уменьшение размеров роботов с ногами до размеров насекомого позволяет получить доступ к небольшим пространствам, куда не могут добраться ни люди, ни крупные роботы. Рой мелких роботов может даже сотрудничать, как их коллеги-насекомые, чтобы переносить предметы и защищать друг друга. Picotaur, новый робот из лабораторий Сары Бергбрайтер и Аарона Джонсона, является первым в своем роде, он может бегать, поворачиваться, толкать грузы и подниматься по миниатюрным лестницам.
«У этого робота ноги приводятся в действие несколькими приводами, поэтому он может достигать различных возможностей передвижения», — сказал Сукджун Ким, недавний выпускник докторантуры, которого консультировала Бергбрайтер. «Благодаря нескольким моделям походки он может ходить, как другие шестиногие роботы, подобно тому, как двигается таракан, но он также может подпрыгивать с земли, чтобы преодолевать препятствия».
Робот диаметром 7,9 мм был напечатан на 3D-принтере с использованием двухфотонной полимеризации — процесса, который ранее успешно использовался при создании в лаборатории различных небольших роботизированных систем, таких как микроботы, микрозахваты, микропловцы и микросенсоры. Работа опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems.
«Используя этот процесс, мы смогли миниатюризировать механизм связи с двумя степенями свободы, который позволяет Пикотавру преодолевать высоту ступенек и легко чередовать ходьбу и прыжки», — сказал Бергбрайтер, профессор машиностроения.
Ким проверил способность Пикотавра толкать грузы, создав миниатюрное футбольное поле. Он обнаружил, что у робота достаточно силы, чтобы толкать мяч, а затем поворачиваться, менять ориентацию и следовать за мячом в сетку.
«Исторически сложилось так, что технология микропроизводства была ограничена в производстве микромасштабных устройств в двумерных пространствах, например, для полупроводниковой промышленности», — сказал Ким.
«Но теперь у нас есть возможность расширить пространство проектирования с 2D до 3D. Мы можем применять этот процесс для создания других малогабаритных роботизированных систем для различных применений, например, микрозахватов для захвата и доставки небольших объектов для хирургических применений и микромасштабных производственных приложений».
Поскольку микроробототехника все еще находится на ранней стадии развития, есть проблемы, которые еще предстоит преодолеть, прежде чем мы увидим полностью интегрированных роботов в этой области. Например, команда надеется изучить возможность добавления солнечных батарей в верхнюю часть робота, чтобы он мог получать питание без привязей.
«Теперь, когда мы видим и принимаем более крупные роботизированные системы в мире, я надеюсь, что с этой работой люди смогут представить себе малогабаритных роботов, работающих вокруг нас, и поймут, что это будущее не так уж и далеко», — сказал Ким. «Мы можем начать думать о том, где микророботы могли бы быть полезны, и даже найти приложения, о которых мы еще не думали».
Дополнительная информация: Сукджун Ким и др., Пикотавр: шестиногий робот весом 15 мг с электростатическим приводом, напечатанными на 3D-принтере ногами, продвинутыми интеллектуальными системами (2024). DOI: 10.1002/aisy.202400196 Предоставлено факультетом машиностроения Университета Карнеги-Меллона
