Kiedy myślimy o robotach, wyobrażamy sobie zazwyczaj złożone konstrukcje, przepełnione elektroniką, czujnikami i oprogramowaniem. Ale zespół badawczy z laboratorium Michaela Tolleya na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego postanowił zmienić tę definicję. Celem naukowców było stworzenie robota, który mógłby poruszać się bez żadnych układów elektronicznych – jedynie dzięki sprężonemu gazowi i odpowiednio zaprojektowanym elastycznym strukturom wydrukowanym z jednego materiału.
Czytaj też: Najszybszy robot na świecie jest wielkości owada
Ich rozwiązanie? Robot kroczący, który działa bez baterii, kabli czy mikrokontrolerów. Wystarczy domowa drukarka 3D i podstawowy filament, aby stworzyć w pełni funkcjonalną maszynę, gotową do pracy zaraz po złożeniu. Szczegóły opisano w czasopiśmie Advanced Intelligent Systems.
Tani robot z drukarki 3D to kwintesencja DYI
Zamiast tradycyjnych silników i kabli, robot napędzany jest przez układ pneumatyczny – obieg oscylacyjny, który działa na podobnej zasadzie co silnik parowy. Sprężone powietrze dostarczane jest w sekwencjach do miękkich siłowników, które zginają się i prostują, napędzając nogi robota.
Czytaj też: Robotyczna krew zmienia oblicze współczesnej robotyki. Przełomowe odkrycie naukowców
Maszyna ma sześć nóg, z których każda posiada cztery stopnie swobody – może poruszać się w górę, w dół, do przodu i do tyłu. Dzięki temu robot jest w stanie chodzić prosto, bez konieczności korekcji toru ruchu. Cały proces kontrolowany jest wyłącznie przez wewnętrzną architekturę mechaniczną – żadnej elektroniki, żadnych kabli.
Testy laboratoryjne wykazały, że robot może działać bez przerwy przez trzy dni, o ile ma zapewnione źródło sprężonego powietrza. Zespół zademonstrował także, że robot świetnie radzi sobie na różnych nawierzchniach: od trawy, przez piasek, aż po środowisko podwodne.
Brak elektroniki sprawia, że te miękkie roboty są znacznie bardziej odporne na ekstremalne warunki niż ich klasyczni kuzyni. Mogłyby działać w strefach katastrof, pod wodą, w środowiskach o wysokim promieniowaniu, a nawet – potencjalnie – w przestrzeni kosmicznej. Wcześniejsze prace zespołu skupiały się na stworzeniu chwytaków bez elektroniki. Tym razem udało się pójść o krok dalej i stworzyć pełnoprawnego robota kroczącego, który nie potrzebuje ani linii kodu, ani zasilania.
Zespół planuje kolejne etapy rozwoju technologii. Pracują nad sposobem magazynowania sprężonego gazu wewnątrz robota, aby stał się całkowicie autonomiczny i niezależny od zewnętrznych źródeł energii. W planach jest też dodanie manipulatorów, takich jak chwytaki, które zwiększyłyby funkcjonalność maszyny. Współpracując z firmą BASF i Kalifornijskim Sojuszem Badawczym (CARA), naukowcy testują nowe, bardziej zrównoważone materiały – w tym biodegradowalne i nadające się do recyklingu – które można by wykorzystać do dalszej produkcji tych niskobudżetowych robotów.
Choć niektóre bardziej zaawansowane materiały wciąż są niedostępne komercyjnie, już teraz możliwe jest drukowanie robotów z ogólnodostępnych filamentów, co otwiera drogę do masowej produkcji tanich, samodzielnych urządzeń do zadań specjalnych.