Инженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии представили необычную технологию для управления микророботами. Вместо двигателей они используют специальные полые камеры, которые преобразуют звуковые волны в направленную тягу. Работа опубликована в журнале Science Advances.
В основе технологии лежит резонанс Гельмгольца — физический эффект, который возникает, если подуть в горлышко пустой бутылки. Воздух внутри начинает колебаться, из-за чего появляется характерный гул. Ученые использовали этот принцип по-новому. Они создали небольшие полые камеры, которые начинают работать при определенной частоте звука. Воздух внутри них вырывается наружу узкой струей, создавая тягу и заставляя устройство двигаться.
По словам руководителя проекта Сельмана Сакара, исследователи превратили саму конструкцию в своеобразный миниатюрный двигатель. Команда создала миниатюрные лодки, оснащенные резонаторами (до трех), каждый из которых был настроен на разную звуковую частоту и располагался таким образом, чтобы толкать лодку в определенном направлении.
Меняя частоту сигнала из динамика, ученые поворачивали лодки, проводили их между препятствиями и даже задавали им маршрут движения. Еще интереснее оказались микродроны. Их напечатали на 3D-принтере из полимера, а вес одного аппарата составил всего 150 микрограммов — это примерно в тысячу раз легче обычной пчелы.
Одна конструкция взлетала вверх за счет реактивной тяги. Другая использовала крошечные лопасти, которые раскручивались до 13 тыс. оборотов в минуту, создавая подъемную силу по принципу вертолета. Главное преимущество новой разработки — отсутствие привычных двигателей, батарей, шестеренок и магнитов. Благодаря этому устройства можно сделать еще меньше и легче.
В будущем такие конструкции смогут менять форму или выполнять разные действия в зависимости от частоты звука, полагают авторы исследования. Например, отдельные части робота смогут сгибаться, вращаться или менять положение без сложной электроники. По мнению ученых, технология может стать основой для нового поколения сверхлегких роботов и миниатюрных летательных аппаратов.
Также недавно стало известно, что инженеры РТУ МИРЭА создают легкий гибкий манипулятор для научных дронов.