Все новости

Кусок пластика научили уплывать прочь от света. Внутри него нет никакой электроники

Ученые создали небольшого робота, который плавает по поверхности воды за счет энергии света. При этом он стремится уйти от света подальше. Эта разработка интересна тем, что в ней не используется ни солнечных батарей, ни каких-либо электронных комплектующих: все тело робота сделано из цельного куска пластика.
Видео плавающего робота OsciBot Zhao et al. / Science Robotics
Описание
Видео плавающего робота OsciBot
© Zhao et al. / Science Robotics

Прогресс в области электроники позволил наделить впечатляющими возможностями даже весьма скромные по размеру устройства. Квадрокоптеры размером в несколько сантиметров в поперечнике уже даже не опытная разработка, а радиоуправляемая модель, которую можно купить в обычном магазине. Микропроцессор компьютера или смартфона имеет размеры с ноготь, а одноразовый проездной билет на общественный транспорт по объему памяти обходит бортовой компьютер тех космических кораблей, которые летали к Луне. Обучение робота умению двигаться прочь от света сегодня включено в базовые курсы робототехники и электроники для детей, нужен лишь программируемый микроконтроллер, фотоэлемент, моторчик, аккумулятор и немного проводов.

Однако авторы новой статьи в журнале Science Robotics смогли сделать двухсантиметрового робота, который умеет плыть в сторону от источника света. При этом у OsciBot'a — так его назвали — нет ни одного из перечисленных выше компонентов. Более того, все детище исследователей из США состоит из одного цельного куска мягкого и похожего на гель пластика. В этом материале нет никаких полупроводников. Тем не менее при освещении он начинает медленно изгибаться из стороны в сторону и плыть прочь от света. 

Читайте также: Плавающий беспилотник. Томские инженеры построили карту дна Туимского провала с помощью робота-эхолота

Добиться от пластика столь сложного поведения ученые смогли, модифицировав гидрогель светочувствительными молекулами. Когда на микронити, из которых состоит материал, падает свет, они сжимаются. В результате сделанная из такого вещества пластинка в освещенном месте изгибается. 

Изгиб освещенной пластинки в задней части робота меняет характер освещения других частей: свет начинает действовать на участки, сжатие которых приводит к разгибанию той же пластины. Разогнутая пластина снова подставляет под свет участок, обеспечивающий ее сгибание, и процесс повторяется. Смотреть на него лучше на записи, пущенной с десятикратным ускорением, однако даже столь неспешное, со скоростью около сантиметра в минуту, плавание может оказаться чем-то большим, чем просто лабораторный курьез под названием «Мы научили плавать кусок пластика».

Видео плавающего роботаZhao et al. / Science Robotics

Подобный принцип можно применить, например, в космосе, для управления солнечным парусом. Он приводит в движение космические аппараты за счет давления света. Это очень небольшая сила, которая при этом бесплатна и — вдали от Земли с ее тенью — постоянна. Для маневров вроде поддержания заданного направления на Солнце (актуально при орбитальном полете) сгибающаяся на свету пластмасса может оказаться удачным решением. Другое возможное применение касается миниатюрных роботов для сбора различной информации в море или даже еще меньших по размеру медицинских устройств. Гидрогель, из которого сделан новый робот, без воды усыхает и съеживается в двадцать раз (но обратимо: положив в воду, его можно оживить). Однако это как недостаток, так и достоинство подобных устройств: сухие роботы занимают куда меньше места.

 Алексей Тимошенко