Современная робототехника стремится к созданию устройств, способных воспроизводить естественные движения живых организмов. Однако до сих пор главной проблемой оставалось сочетание мягкости и жесткости в одной конструкции. Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) нашли революционное решение, разработав программируемую решетчатую структуру, которую можно напечатать на 3D-принтере. Этот метод позволяет имитировать биологические ткани — от гибких мышц до прочных костей — используя всего один вспененный материал.
Главным достижением команды стал робот-слон, демонстрирующий невероятную адаптивность новой технологии. Его хобот, способный скручиваться, сгибаться и вращаться, состоит из мягких решетчатых структур, в то время как суставы ног остаются жесткими, обеспечивая устойчивость. По словам постдокторанта Цинхуа Гуаня, этот подход открывает путь к созданию легких и высокофункциональных роботов, способных выполнять сложные задачи.
Ключевая инновация заключается в программируемых ячейках решетки, которые могут принимать миллионы конфигураций. Ученые использовали два основных типа структур — объемно-центрированную кубическую (ОЦК) и Х-кубическую, — но также разработали гибридные варианты, позволяющие плавно регулировать жесткость конструкции. Аспирант Бэньхуэй Дай поясняет, что такой подход идеально подходит для воссоздания сложных мышечных структур, подобных хоботу слона.
Еще одним важным аспектом технологии является возможность программирования положения ячеек. Их можно вращать, сдвигать и даже накладывать друг на друга, создавая практически бесконечное число вариаций. Например, решетка всего с пятью наложенными ячейками может образовывать более 75 миллионов конфигураций. Это открывает невероятные перспективы для проектирования роботов с уникальными механическими свойствами.
Робот-слон стал наглядной демонстрацией возможностей метода. Его конструкция включает несколько типов суставов, включая скользящие, сгибательные и вращательные элементы, что позволяет ему двигаться почти так же плавно, как живое существо. Кроме того, открытая структура пены делает робота легким, водонепроницаемым и совместимым с дополнительными компонентами, такими как датчики.
Джози Хьюз, руководитель лаборатории CREATE, подчеркивает, что технология имеет огромный потенциал для будущих разработок. Высокое соотношение прочности к массе, возможность интеграции сенсоров и адаптивность к различным средам делают ее перспективной для применения в подводной робототехнике, медицинских устройствах и даже в космических исследованиях.
Ранее Наука Mail рассказывала про робопса с внедренной ИИ-системой, который адаптируется к разным типам неизвестной местности, меняя стиль походки автоматически.