У момент спалаху восьминіг може зробити подібні рвані морські водорості або корали, змінюючи колір і текстуру шкіри, стаючи, таким чином, майже непомітним у навколишньому середовищі. І в майбутньому роботам, можливо, вдасться зняти і цей, здавалося б, чарівний камуфляжний трюк.
Дослідники створили синтетичну форму головоногих шкіри, яка може трансформуватися з плоскої, двовимірної поверхні в тривимірну з грудками і ямами, повідомляють сьогодні (12 жовтня) у журналі Science. Цю технологію можна було б використати в м'яких роботах, які, як правило, покриті еластичною силіконовою «шкірою», - зазначили дослідники.
"Замасковані роботи можуть ховатися та захищатися від нападів на тварин і можуть краще наблизитись до тварин для вивчення їх у природних місцях проживання", - Сесілія Лащі, професор біороботики Інституту біороботики Інституту перспективних досліджень Сант-Анна, Піза, Італія , написано у супровідній статті в поточному номері Science. "Звичайно, камуфляж може також підтримувати військові програми, де зниження видимості робота забезпечує йому переваги в доступі до небезпечних районів", - написав Лащи, який не брав участі в поточному дослідженні.
Скучна шкіра
Дослідники під керівництвом Джеймса Пікуля з Пенсільванського університету та Роберта Шеперда з Корнельського університету взяли натхнення у 3D-шишок або сосочків, що восьминога і каракатиця можуть надуватися, використовуючи м’язові одиниці в одній п’яті секунди для маскування.
Доповненням сосочків у м’якому роботі були б повітряні кишені, або «повітряні кульки», під силіконовою шкірою. Часто ці кишені надуваються в різний час у різних місцях, щоб генерувати рух у робота. У нових дослідженнях ця робототехнічна інфляція була зроблена на крок далі.
"Виходячи з цих речей, які вони можуть зробити, і що наші технології не можуть зробити, як ми подолаємо розрив, щоб мати технологічні рішення для своїх надзвичайно дивовижних можливостей?" було центральним питанням, поставленим Пастухом.
"У цьому випадку надування повітряної кулі є досить здійсненним рішенням", - додав він.
Вкладаючи в силікон невеликі кульки з волокнистих сіток, вчені могли контролювати та формувати текстуру надутої поверхні так само, як восьминога може перетягувати свою шкіру.
Пікул, тодішній докторант університету Корнелла, придумав ідею текстурувати ці повітряні кишені за допомогою візерунків з кілець з волокнистих сіток. Пікул пояснив Live Science, що його привернула ідея надути силікон через те, наскільки швидкою та оборотною може бути інфляція. Звідти це було лише питанням з'ясування математичних моделей, щоб змусити його працювати.
Доказ концепції
Нинішній прототип фактурної шкіри виглядає досить рудиментарно: розділивши силіконові бульбашки на концентричні кола з волокнисто-сітчастих рамок, дослідники з'ясували, як контролювати форму силікону в міру надуття. Вони встигли надути бульбашки в нові форми, зміцнивши сітку, згідно з документом. Наприклад, вони створили структури, що імітували округлі камені в річці, а також соковиту рослину (Graptoveria amethorum) з листям, розташованими по спіральному малюнку.
Але вишуканість не була їх основною метою, зазначив Шеферд.
"Ми не хочемо, щоб це була технологія, якою можуть користуватися лише декілька людей у світі; ми хочемо, щоб це було досить легко зробити", - сказав Шеперд в Live Science. Він хотів, щоб технологія текстурування, яка ґрунтувалася на попередніх висновках команди про те, як зробити силіконові шкури, що змінюються кольором, бути доступними для промисловості, наукових шкіл та любителів. Тому команда навмисно використовувала такі обмежувальні технології, як лазерні різаки, щоб виготовити дротяні кільця, оскільки саме цим могли скористатися люди поза лабораторією Корнельського університету.
Ітаї Коен, професор фізики Корнелла, який також працював над дослідженнями, відзначив ще один доступний аспект технології. Під час екскурсії в поле Коен передбачає укладання аркушів спущеного силікону, запрограмованого надути текстуру камуфляжу, на задню частину вантажівки. "Тепер ви можете надути його, щоб він не був у тій постійній формі, яку справді важко транспортувати", - сказав Коен Live Science. З розвитком технології, можливо, навіть вдасться просканувати середовище, а потім запрограмувати відповідний силіконовий аркуш тут і там, щоб імітувати його, припускав Коен.
І Pikul, і Shepherd планують використовувати цю технологію у власних лабораторіях. Шепперд пояснив, що, розробивши технологію, він почав замінювати інфляцію електричними струмами, які можуть викликати однакові текстури - не потрібно тетеру та системи повітря під тиском. І Пікул сподівається застосувати уроки, отримані з маніпулювання поверхнями матеріалів, до речей, де площа поверхні відіграє значну роль, наприклад, батареї або теплоносії, сказав він.
"Ми ще дуже сильно знаходимося в дослідницькій фазі м'якої робототехніки", - сказав Шеперд. Оскільки більшість машин складаються з твердих металів і пластмас, конвенції та найкраще використання м'яких роботів ще не до кінця розроблені. "Ми лише на початку, і ми маємо чудові результати", - сказав він, але ключовим є "в майбутньому, полегшуючи іншим людям використання технологій і гарантуючи, що ці системи надійні".
Дослідження фінансувалося Управлінням досліджень армії США.
