Исследователи из Массачусетского технологического института разработали эластичные искусственные мышцы, устойчивые к микроповреждениям. Крошечные роботы-насекомые, снабженные такими мышцами, успешно преодолевают мелкие повреждения, такие как крошечные отверстия, и могут ремонтироваться с помощью лазера.
Крошечные прямоугольные роботы, разработанные инженерами, перемещаются при помощи крыльев. Они приводятся в действие приводами из диэлектрического эластомера, который представляют собой мягкие искусственные мышцы. Они сделаны из слоев эластомера, которые зажаты между двумя тонкими как бритва электродами, а затем свернуты в мягкую трубку. При подаче напряжения электроды сжимают эластомер и в результате робот взмахивает крылом.
Микроскопические дефекты могут вызвать искры, которые сожгут эластомер и приведут к выходу устройства из строя. Чтобы избежать такой проблемы, инженеры используют «самоочищение». Воздействие высокого напряжения на поврежденную область диэлектрического эластомера приводит к отключению участка электрода, расположенного рядом с дефектом. В результате проблемная область отделяется от остальной части электрода, а искусственная мышца продолжает работать.
Восстановление способности летать после повреждения. Видео: Suhan Kim et al., Science Robotics
Чтобы повысить эффективность этого процесса, инженеры оптимизировали концентрацию углеродных нанотрубок, из которых состоят электроды. Меньшее количество углеродных нанотрубок улучшает самоочищение, поскольку он достигает более высоких температур и легче сгорает. Но это также снижает удельную мощность привода. Исследователи определили, что правильно подобранный баланс упрощает самоочищение и сохраняет подвижность устройства.
Кроме того, исследователи показали, что крупные дефекты можно устранять с помощью лазера. Лазер аккуратно вырезает по внешним контурам больше повреждение. После этого инженеры могут использовать самоочищение, чтобы сжечь слегка поврежденный электрод, изолируя проблемную область и восстанавливая полетные свойства крыла.
Полет робота с поврежденным крылом. Изображение: MIT
В серии экспериментов инженеры показали, что с помощью этой технологи можно восстановить способность летать после различных повреждений. Робот, у которого отрезали 20% одного крыла, а в другом сделали 10 проколов, успешно продолжил полет после самоочищения. Новая технология повысит «выносливость» роботов в реальных условиях. Рои таких устройств можно будет использовать, например, для обследования разрушающегося здания во время пожара.
