Błyskawicznie ośmiornica może wytwarzać wodorosty lub koralowce o nierównych brzegach, zmieniając kolor i teksturę skóry, przez co staje się prawie niewidoczna w otoczeniu. A w przyszłości roboty mogą być również w stanie wykonać tę pozornie magiczną sztuczkę kamuflażu.
Naukowcy stworzyli syntetyczną formę skóry głowonogów, która może przekształcić się z płaskiej powierzchni 2D w trójwymiarową z wypukłościami i dołkami, podają dziś (12 października) w czasopiśmie Science. Naukowcy twierdzą, że ta technologia może pewnego dnia zostać użyta w miękkich robotach, które zazwyczaj są pokryte elastyczną silikonową „skórą”.
„Zakamuflowane roboty mogą ukrywać się i być chronione przed atakami zwierząt i mogą lepiej podchodzić do zwierząt w celu zbadania ich w ich naturalnych siedliskach” - Cecilia Laschi, profesor biorobotyki w Instytucie BioRobotics w Sant'Anna School of Advanced Studies w Pizie, Włochy , napisał w artykule towarzyszącym w bieżącym numerze Science. „Oczywiście kamuflaż może również wspierać zastosowania wojskowe, w których zmniejszenie widoczności robota zapewnia mu korzyści w dostępie do niebezpiecznych obszarów” - napisał Laschi, który nie był zaangażowany w bieżące badania.
Wyboista skóra
Naukowcy, kierowani przez Jamesa Pikula z University of Pennsylvania i Roberta Shepherda z Cornell University, czerpali inspirację z wypukłości 3D lub brodawek, które ośmiornice i mątwy mogą napompować za pomocą jednostek mięśniowych w jednej piątej sekundy do maskowania.
Uzupełnieniem brodawek w miękkim robocie byłyby kieszenie powietrzne lub „balony” pod silikonową skórą. Często kieszenie te są nadmuchiwane w różnych momentach w różnych miejscach, aby wytworzyć ruch w robocie. W nowych badaniach ta robotyczna inflacja poszła o krok dalej.
„W oparciu o te rzeczy, które mogą zrobić i czego nasza technologia nie może zrobić, jak wypełnić lukę, aby uzyskać rozwiązania technologiczne dla ich niesamowitych możliwości?” było głównym pytaniem postawionym przez Pasterza.
„W tym przypadku nadmuchiwanie balonu jest całkiem wykonalnym rozwiązaniem” - dodał.
Umieszczając małe kulki z siatki włóknistej w silikonie, naukowcy mogli kontrolować i kształtować teksturę napompowanej powierzchni, tak jak ośmiornica może ponownie teksturować jej skórę.
Pikul, wówczas doktorant Uniwersytetu Cornell, wpadł na pomysł, aby teksturować te kieszenie powietrzne za pomocą wzorów pierścieni z siatki z włókien. Pikul wyjaśnił Live Science, że pociąga go pomysł napełniania silikonu z powodu szybkości i odwracalności inflacji. Stamtąd wystarczyło opracować modele matematyczne, aby działało.
Dowód koncepcji
Obecny prototyp skór teksturowanych wygląda dość szczątkowo: dzieląc silikonowe bąbelki koncentrycznymi okręgami ramek z siatki z włókien, naukowcy wymyślili, jak kontrolować kształt silikonu podczas jego nadmuchiwania. Udało im się napompować bąbelki do nowych kształtów, wzmacniając siatkę, zgodnie z papierem. Na przykład stworzyli struktury, które naśladowały zaokrąglone kamienie w rzece, a także sukulenty (Graptoveria amethorum) z liśćmi ułożonymi w spiralę.
Shepherd zauważył jednak, że wyrafinowanie nie było ich głównym celem.
„Nie chcemy, aby była to technologia, z której może korzystać tylko kilka osób na świecie; chcemy, aby była dość łatwa” - powiedział Shepherd Live Live. Chciał, aby technologia teksturowania, która opierała się na wcześniejszych ustaleniach zespołu dotyczących tworzenia zmieniających kolor silikonowych skórek, była dostępna dla przemysłu, środowiska akademickiego i hobbystów. Dlatego zespół celowo wykorzystał technologie ograniczające, takie jak wycinarki laserowe, do produkcji pierścieni z drutu, ponieważ mogliby to wykorzystać ludzie spoza laboratorium Uniwersytetu Cornell.
Itai Cohen, profesor fizyki w Cornell, który również pracował nad badaniami, zauważył inny dostępny aspekt tej technologii. Podczas wycieczki w pole Cohen wyobraża sobie układanie arkuszy z opróżnionego silikonu - zaprogramowanego do nadmuchiwania w kamuflażową teksturę - na tył ciężarówki. „Teraz możesz go napompować, aby nie musiał mieć stałego kształtu, który jest naprawdę trudny do transportu” - powiedział Cohen w Live Science. W miarę postępu technologii można nawet skanować środowisko, a następnie programować odpowiedni arkusz silikonowy, aby go naśladować, spekulował Cohen.
Zarówno Pikul, jak i Shepherd planują rozwijać tę technologię we własnych laboratoriach. Shepherd wyjaśnił, że odkąd opracował technologię, zaczął zastępować inflację prądami elektrycznymi, które mogą powodować takie same teksturowanie - nie jest wymagane wiązanie i system sprężonego powietrza. Powiedział, że Pikul ma nadzieję, że wyciągnie wnioski z manipulacji powierzchniami materiałów w miejscach, w których powierzchnia odgrywa znaczącą rolę, takich jak baterie lub chłodziwa.
„Nadal jesteśmy w fazie eksploracji miękkiej robotyki” - powiedział Shepherd. Ponieważ większość maszyn składa się z twardych metali i tworzyw sztucznych, konwencje i najlepsze zastosowania miękkich robotów nie zostały jeszcze w pełni dopracowane. „Jesteśmy dopiero na początku i osiągamy świetne wyniki”, powiedział, ale kluczem jest „w przyszłości, ułatwiając innym ludziom korzystanie z technologii i zapewniając niezawodność tych systemów”.
Badanie zostało sfinansowane przez Biuro Badań Wojskowych Armii USA.
