Роботы из будущего уже существуют: как микроскопические устройства научились летать и плавать
Сегодня, 15:30 Лилия Килячкова
Звуковые волны заставили роботов двигаться без традиционных механизмов
Фото: epfl.ch
Вместо привычных моторов устройства используют энергию звуковых волн.
Исследователи разработали крошечных роботов, которым для движения не нужны двигатели. Устройства способны летать, плавать и менять направление благодаря звуковым волнам. О разработке ученые рассказали в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances.
В основе технологии лежит принцип резонанса Гельмгольца — явление, которое впервые изучил немецкий физик Герман фон Гельмгольц в XIX веке. Именно этот эффект можно наблюдать, если подуть над горлышком пустой бутылки: внутри возникает колебание воздуха, создающее устойчивый звук.
Ученые адаптировали этот принцип для создания миниатюрных механизмов. При воздействии звуковой волны определенной частоты полые камеры внутри роботов начинают резонировать и выталкивать поток воздуха. Возникающая тяга позволяет устройствам двигаться без традиционных двигателей.
Как работают роботы без моторов
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Лозанны (EPFL) использовали уменьшенные резонаторы Гельмгольца. За счет миниатюрных размеров частота их работы переходит в ультразвуковой диапазон, который человек не слышит.
По словам доцента кафедры машиностроения EPFL Сельмана Сакара, в обычных музыкальных инструментах эффект резонанса создает слишком слабую силу. Однако при точном проектировании микроскопических камер воздушная струя становится достаточно мощной для управления небольшими устройствами.
Для изготовления роботов ученые применили двухфотонную литографию — технологию трехмерной печати, позволяющую создавать очень мелкие конструкции. Полученные модели проверили с помощью лабораторных экспериментов и компьютерного моделирования.
От лодок до летающих аппаратов
В ходе экспериментов команда создала миниатюрные лодки длиной около пяти сантиметров. Несколько резонаторов в их конструкции были настроены на разные частоты. Меняя параметры звукового сигнала, ученые могли управлять движением лодки и заставлять ее поворачивать в разные стороны.
Кроме того, специалисты разработали микролетательные аппараты размером около одного миллиметра. Одни из них создавали подъемную силу за счет воздушной струи, направленной вниз, а другие использовали небольшие лопасти, которые вращались под воздействием звуковых волн.
Главное преимущество такой технологии заключается в возможности создавать устройства значительно меньше традиционных роботов. Обычные двигатели требуют наличия физических деталей — магнитов, катушек и валов, что ограничивает их дальнейшее уменьшение.
Возможные применения технологии
Ученые считают, что в будущем подобные системы могут использоваться не только для создания миниатюрных роботов. Технология может позволить бесконтактно перемещать небольшие объекты в воздухе и управлять их движением с высокой точностью.
Еще одним направлением могут стать мягкие и гибкие конструкции, способные менять форму под воздействием звуковых сигналов. Такие разработки потенциально могут применяться в медицине, например при создании устройств для работы внутри организма.
При этом новая технология пока находится на раннем этапе развития. Исследователи планируют продолжить работу над практическими конструкциями, системами управления и навигации для таких роботов.
Еще больше новостей — у Пятого канала в мессенджере МАКС.