Невероятная скорость гепарда, плавное движение змеи, точный захват человеческой руки – все это возможно благодаря гармоничному взаимодействию мягких и твердых тканей организма. Мышцы, сухожилия, связки и кости совместно обеспечивают силу, точность и амплитуду движений, необходимые для сложных действий в животном мире.
Воссоздание этой сложной системы в робототехнике – задача не из легких. 3D-печать с использованием различных материалов – один из способов создания мягких роботов, но такой подход не позволяет полноценно контролировать ключевые характеристики, такие как жесткость и несущая способность.
В EPFL разработали инновационную ячеистую структуру, объединяющую адаптивность биологических тканей с точностью роботизированного управления. Решетка, созданная из вспененного материала, состоит из программируемых ячеек, способных принимать различные формы и положения. Миллионы конфигураций и бесконечные геометрические вариации решетки позволяют создавать адаптируемых роботов.
Команда создала робота-слона с подвижным хоботом и прочными конечностями. Программируемая решетка изготавливается из двух типов ячеек: объемноцентрированной кубической и X-кубической. Их комбинация обеспечивает необходимые жесткость, деформируемость и несущие свойства. Изменяя форму, положение и наложение ячеек, можно добиться широкого спектра механических свойств. Четыре ячейки в кубе дают около 4 миллионов конфигураций, а пять ячеек – более 75 миллионов.
Возможность двойного программирования позволила создать слону суставы, имитирующие движения стопы, колена и пальцев. Хобот слона также воспроизведен с помощью секций, предназначенных для скручивания, сгибания и вращения.
Открытая структура пены позволяет использовать датчики для получения дополнительной информации.
