Исследователи из Токийского университета создали удивительный гибрид летающего и передвигающегося на ногах робота, которого назвали SPIDAR. Но самое необычное в том, что процесс перемещения конечностей происходит под действием тяги размещённых на конечностях пропеллеров. Конечности робота буквально летают в воздухе, даже когда он идёт по земле. Вот уж кто пройдёт по воде аки посуху!

Источник изображений: Moju Zhao

Нечто подобное люди видели чуть более ста лет назад на заре авиации. Тогда в головах конструкторов рождались самые причудливые идеи воздушных средств. Предложенную японскими инженерами идею — передвигать конечности робота исключительно за счёт тяги воздушных пропеллеров — также можно отнести к таким новаторским решениям, которые вовсе не обязаны воплотиться в жизнь, но пищу для ума дают. Почему бы нет?

Судя по видео, конструкция очень и очень неуклюжа. Сервоприводы на сочленениях ног лишь немного корректируют их положение, тогда как в основном конечности перемещаются за счёт регулируемых тяги и вектора пропеллеров. Для этого используется восемь пар винтов. Для согласованного передвижения всех конечностей каждый из пропеллеров должен последовательно и согласованно поворачиваться под нужным углом и создавать тягу заданной силы.

На своих аккумуляторах робот SPIDAR (SPherIcally vectorable and Distributed rotors assisted Air-ground amphibious quadruped Robot) может ходить до 18 минут или летать до 9 минут. Вес конструкции достигает 15 кг. Во время полёта он ведёт себя как коптер, хотя с определённой степенью свободы может шевелить в это время ногами. Устойчивость и манёвренность платформы оставляют желать лучшего, и учёные продолжат её совершенствовать. Главное её преимущество в том, что одни и те же двигательные конструкции используются как для ходьбы, так и для полёта без лишнего веса дублирующих систем. Этот может взлететь во всех смыслах.

Учёные Университета Осаки (Osaka Metropolitan University) придумали усилитель для сбора энергии от нестационарных вибраций, например, возникающих во время ходьбы. Предложенное решение собирает в 90 раз больше энергии, чем прежние разработки. Открытие обещает привести к созданию носимой электроники, которая будет постоянно заряжаться сама и избавит пользователя от необходимости часто ставить её на подзарядку.

Источник изображения: Osaka Metropolitan University

Энергия из вибраций считается одним из перспективных способов сбора электричества из окружающей среды. Вибрация стен высотных зданий, работа двигателей и механизмов открывают путь к получению электричества вне зависимости от погодных условий и времени суток. Обычно для этого используются пьезоэлектрические преобразователи, которые превращают механические деформации определённых материалов в электрический заряд.

Аналогичным образом предполагается собирать энергию для подзарядки носимой электроники, которой будет всё больше и больше. Но в отличие от стационарных методов добычи электричества из вибраций, ходьба и в целом физическая активность человека сопровождаются нерегулярными и случайными по силе и интенсивности вибрациями. Собирать энергию из такого источника чрезвычайно сложно и японские учёные приложили немало усилий, чтобы повысить эффективность этого процесса.

Предложенное решение для усиления сбора энергии микроэлектромеханической матрицей (MEMS) на основе пьезоэлемента выглядит как U-образная конструкция. Решение чисто механическое, хотя материалы в основе этого «динамического умножителя» могут быть с особыми свойствами. В ходе экспериментов устройство собирало в 90 раз больше энергии, чем без «усилителя». Учёные ожидают, что практическое применение разработки приведёт к появлению самоподзаряжающейся носимой и карманной электроники, о чём они рассказали в статье в издании Applied Physics Letters.

Человекоподобные роботы стали на шаг ближе — японские учёные научились наращивать кожу из живых человеческих клеток на неживые поверхности. Искусственно выращенная кожа сохраняет главную функцию — служить защитой для организма, даже если это роботизированный механизм. Она отталкивает воду и самостоятельно заживляет повреждения, а также делает робота больше похожим на человека, что может как облегчить роботам войти в нашу жизнь, так и напугать.

Источник изображения: Matter

«Извлечённый прямо из культуральной среды палец выглядит слегка "потным", — говорит первый автор работы Шоджи Такеучи (Shoji Takeuchi), профессор Токийского университета. — Поскольку палец приводится в движение электромотором, интересно слышать щёлкающие звуки мотора в сочетании с пальцем, который выглядит совсем как настоящий».

Считается, что внешний человекоподобный вид может повысить эффективность общения с роботами и вызвать симпатию. Силиконовая кожа не поможет добиться эффекта «полного погружения» — у неё не такая текстура и это будет ощущаться при прямом контакте. Также были провалы при предыдущих попытках вырастить живую кожную ткань для покрытия роботов — обнаружились проблемы при покрытии мест частых изгибов и неровностей. Всё это заставило учёных разработать технологию наращивания кожи из живых клеток человека на неживые поверхности.

На первом этапе учёные поместили роботизированный палец в цилиндр, куда предварительно залили смесь коллагена и человеческих дермальных фибробластов — двух основных компонентов, из которых состоят соединительные ткани кожи. Смесь из белков и живых клеток стала своего рода грунтовкой, поверхность которой учёные заселили клетками эпидермиса — живой поверхностной тканью, придающей коже водоотталкивающие свойства и способность заживлять раны.

Наращенная кожа обладала достаточной прочностью и эластичностью, чтобы выдерживать динамические движения, когда палец робота сгибался и разгибался. Внешний слой был достаточно толстым, чтобы его можно было поднять пинцетом (в среднем толще 2 мм), и отталкивал воду, что даёт различные преимущества при выполнении конкретных задач, таких как работа с электростатически заряженным крошечным пенополистиролом — материалом, часто используемым в упаковке. При ранениях созданная кожа могла даже самовосстанавливаться, как у людей, с помощью коллагеновой повязки, которая постепенно превращалась в кожу и выдерживала повторяющиеся движения суставов.

«Мы удивлены тем, насколько хорошо кожная ткань прилегает к поверхности робота, — говорят авторы работы, которая была опубликована в журнале Matter. — Но эта работа — лишь первый шаг к созданию роботов, покрытых живой кожей». Созданная кожа намного слабее натуральной и не может долго существовать без постоянного поступления питательных веществ и удаления отходов. Поэтому на следующем этапе учёные планируют решить эти проблемы и встроить в кожу более сложные функциональные структуры: сенсорные нейроны, волосяные фолликулы, ногти и потовые железы.