Учёные Корнеллского университета (США) продемонстрировали пару роботов, источником питания для которых служит гидравлический аккумулятор. Восстановительно-окислительная поточная батарея (RFB) имитирует физиологическое процессы: она предполагает подачу жидкости-электролита, которая при растворении генерирует энергию в химической реакции.

Источник изображений: Cornell University

На основе этой технологии учёные построили двух роботов, один из которых напоминает медузу, а второй — червя. Их источник питания производит одновременно механическую и электрическую энергию. «Существует множество роботов, которые приводятся в движение гидравликой, а мы впервые используем гидравлическую жидкость в качестве батареи, что снижает массу робота, поскольку батарея выполняет две функции: производит энергию для системы и создаёт силу, которая приводит её в движение», — рассказал о проекте профессор машиностроения и аэрокосмической техники Роб Шепард (Rob Shepherd).

Впервые эту технологию инженеры Корнеллского университета применили при создании робота по образцу рыбы-крылатки в 2019 году — тогда циркулирующую внутри конструкции жидкость они назвали «кровью робота», а аккумулятор стал его «сердцем». RFB в основе робота-медузы оснащена сухожилием, которое проталкивает механизм вверх, когда робот сжимается и принимает форму колокола. Когда робот «расслаблен», он погружается глубже. При перемещении в воде он своими движениями действительно напоминает медузу. Робот-червь, как и змееподобные роботы, состоит из сегментов — каждый из них оборудован мотором и приводом-сухожилием, который растягивается и сокращается, производя движение.

Переход из воды на сушу для таких механизмов — задача непростая. Предназначенным для подводной работы машинам не требуется жёсткий скелетный каркас. «Так развивалась наземная жизнь. Началось с рыбы, затем получился простой организм, который держится на земле. Червь — простой организм, но у него больше степеней свободы», — пояснил профессор Шепард.

Запущенный в 2021 году европейский проект I-Seed привёл к созданию первого рабочего прототипа биоразлагаемого робота, совершающего движения без источников питания. Система призвана создать дружественные природе датчики мониторинга среды, которые при всей своей ценности слежения за вредными и парниковыми веществами сами не нанесли бы природе вреда.

Источник изображения: Italian Institute of Technology

Разработка создана в Итальянском технологическом институте (IIT-Italian Institute of Technology) в Генуе исследователями лаборатории Bioinspired Soft Robotics (BSR) под руководством Барбары Маццолаи (Barbara Mazzolai) в сотрудничестве с Университетом Тренто. Научный руководитель проекта давно пользуется приёмом наблюдения за растениями в поисках отточенных земной эволюцией интересных решений.

В основу мягкого и биоразлагаемого робота был положен принцип распространения семян южноафриканской герани Pelargonium appendiculatum. Семена этого растения имеют в стенках неживую ткань, которая в процессе изменения влажности меняет длину волокон. Это условно целлюлоза, которой не нужна поддержка жизнедеятельности — метаболизм или питание. Но когда влажность меняется, семена начинают совершать движения, что происходит чисто механически. В процессе набухания и высыхания семена движутся до тех пор, пока не попадут в трещины в земле, что увеличит шанс их прорастания в благоприятных условиях.

Учёные изучили строение тканей и клеток семян и воспроизвели в виде мягкого робота. Робот изготовлен методом 3D-печати. Учёным пришлось изрядно поработать, чтобы подобрать для него подходящий материал.

«Эти биоразлагаемые и энергоавтономные роботы будут использоваться в качестве беспроводных инструментов, не требующих батарей для исследования и мониторинга поверхностного слоя почвы. Этот подсмотренный у природы подход позволил нам создать недорогие инструменты, которые могут быть использованы для сбора данных на месте с высоким пространственным и временным разрешением, особенно в отдаленных районах, где нет данных мониторинга», — сказал один из авторов исследования.

Теоретически для изготовления подобных роботов всё готово. Учёные разработали не только биоразлагаемую электронику, но даже полностью растворимые в кишечнике человека аккумуляторы. Если там они не опасны, то и природе не нанесут вреда.