Метаботы: роботы-трансформеры из плоских листов

Исследователи представили новый класс роботов, изготовленных из тонких листовых материалов. Эти "метаботы" способны трансформироваться в сотни стабильных форм, что позволяет им выполнять разнообразные задачи. Уникальность разработки заключается в отсутствии моторов и использовании всего лишь одного плоского материала.

По сути, метаботы напоминают ожившие пластиковые листы, способные перемещаться по поверхности и захватывать предметы. "Мы начинаем с простых полимерных листов с отверстиями. Нанося тонкие пленки на их поверхность, мы можем включать материалы, реагирующие на электрические или магнитные поля", - поясняет Цзе Инь, профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии Университета штата Северная Каролина и автор исследования.

Эти пленки действуют как актуаторы, позволяя дистанционно изменять форму листа. "Соединяя несколько листов, мы создаем структуры, которые изначально лежат плоско, но затем могут самостоятельно изгибаться и складываться в разнообразные стабильные конфигурации", - добавляет Цайчжи Чжоу, аспирант и первый автор статьи. "Например, четыре соединенных листа позволяют метаботу быть плоским, как лист бумаги, но при этом принимать 256 различных стабильных состояний".

Метаботы демонстрируют множественные режимы передвижения, включая прыжки и ползание с разной скоростью. "Роботы могут изменять свою форму и походку для адаптации к различным поверхностям или для выполнения различных функций, таких как захват и подъем объектов", - отмечает Чжоу. "Включение пьезоэлектрических материалов в тонкие пленки позволяет управлять вибрациями метаботов, варьируя напряжение и частоту, что дает дополнительный контроль над их движением. Например, мы можем заставить метабота вращаться влево или вправо, оставаясь на месте".

"Это ранняя стадия, демонстрация концепции, но она показывает, что такой подход к робототехнике является недорогим и весьма адаптивным", - заключает Инь. "Наша цель заключалась в объединении метаматериалов и робототехники, и мы считаем результаты многообещающими".