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».
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
