Egy villanás alatt a polip előállíthatja a rongyos szélű algakat vagy korallokat, megváltoztatva bőrének színét és textúráját, így szinte láthatatlanná válik a környezetében. És a jövőben a robotok ezt a látszólag varázslatos álcázási trükköt is levonhatják.
A kutatók létrehozták a lábasfejű bőr szintetikus formáját, amely sík, 2D felületről háromdimenziósvá alakulhat ki dudorokkal és gödrökkel, jelentetik ma (október 12.) a Science folyóiratban. Ezt a technológiát egy nap használhatják olyan puha robotokban, amelyeket általában egy elasztikus, szilikon "bőr" borít be.
"Az álcázott robotok elrejthetnek és védelmet élvezhetnek az állatok támadásaitól, és jobban megközelíthetik az állatokat, hogy természetes élőhelyükön tanulmányozzák őket" - mondta Cecilia Laschi, az olaszországi Pisa (Sant'Anna Advanced School of BioRobotics Institute) biorobotika professzora. , írta egy kapcsolódó cikkben a Science jelenlegi számában. "Az álcázás természetesen támogathatja a katonai alkalmazásokat is, ahol a robot láthatóságának csökkentése előnyeihez vezet a veszélyes területekre való belépéskor" - írta Laschi, aki nem vett részt a jelenlegi tanulmányban.
Kopasz bőr
A kutatók, James Pikul, a Pennsylvaniai Egyetem és a Robert Shepherd, a Cornell Egyetem vezetésével, inspiráltak a 3D-s ütésekből vagy papillákból, amelyek szerint a polip és a tintahal felfújható az izomgombok használatával a másodperces egyötödében álcázás céljából.
A lágy robotban a papillák kiegészítése a légzsákok vagy "léggömbök" lenne a szilikon bőr alatt. Gyakran ezek a zsebek felfújódnak különböző időpontokban, különböző helyeken, hogy mozgáshoz jussanak egy robotban. Az új kutatásban ezt a robot inflációt egy lépéssel tovább tették.
"Ezen dolgok alapján, amelyeket meg tudnak csinálni, és amit technológiánk nem tud, hogyan lehet áthidalni a szakadékot ahhoz, hogy technológiai megoldásokkal rendelkezzünk elég csodálatos képességeikhez?" volt a Shepherd által feltett központi kérdés.
"Ebben az esetben egy ballon felfújása nagyon kivitelezhető megoldás" - tette hozzá.
A szálakba ágyazott kis rostos hálógömbök beillesztésével a tudósok ellenőrizhetik és alakíthatják a felfújt felület textúráját, csakúgy, mint egy polip retextrálhatja bőrét.
Pikul, majd a Cornell Egyetem posztdoktori hallgató jött azzal a gondolattal, hogy ezeket a légzságokat textilhálós gyűrűk mintáin keresztül textúrálja. A szilikon felfújásának gondolata vonzza őt azért, mert az infláció milyen gyorsan és visszafordítható lehet - magyarázta Pikul a Live Science számára. Innentől csak a matematikai modellek kitalálása volt a kérdés, hogy működőképessé váljanak.
A koncepció bizonyítása
A texturált bőr jelenlegi prototípusa meglehetősen kezdetlegesnek tűnik: A szilikonbuborékokat szálas hálóú keretek koncentrikus körével felosztva a kutatók kitalálták, hogyan lehetne ellenőrizni a szilikon alakját, amikor az felfújt. Sikerült felfújni a buborékokat néhány új alakba azáltal, hogy megerősítették a hálót, a papír szerint. Például olyan szerkezeteket hoztak létre, amelyek egy folyóban lekerekített köveket utánoztak, valamint egy zamatos növényt (Graptoveria amethorum) levelekkel spirális mintázatban elrendezve.
De a kifinomultság nem volt elsődleges célja - jegyezte meg Shepherd.
"Nem akarjuk, hogy ez olyan technológia legyen, amelyet csak kevés ember használhat a világon; azt akarjuk, hogy meglehetősen könnyű legyen" - mondta Shepherd a Live Science-nek. Azt akarta, hogy a textúrázási technológia, amely a csapat korábbi megállapításaira építtetett a színváltó szilikonbőr készítéséről, elérhetővé váljon mind az ipar, mind az akadémia és a hobbi számára. Ezért a csapat szándékosan alkalmazott korlátozó technológiákat, például lézervágókat, a huzalgyűrűk gyártásához, mert ezt tudták használni a Cornell Egyetem laboratóriumán kívüli emberek.
Itai Cohen, a Cornell fizikai professzora, aki szintén a kutatáson dolgozott, rámutatott a technológia egy másik elérhető aspektusára. A terepi kirándulás során Cohen úgy gondolja, hogy a leeresztett szilikon lapjait egymásra rakva programozzák úgy, hogy felfújjanak egy álcázó textúrává - a teherautó hátsó részébe. "Most felfújhatja, tehát nem kell, hogy állandó formájú legyen, amit nehéz szállítani" - mondta Cohen a Live Science-nek. A technológia fejlődésével előfordulhat, hogy meg lehet szkennelni egy környezetet, majd a megfelelő szilikonlapot akkor és ott beprogramozni, hogy utánozzák - tette hozzá Cohen.
Pikul és a Shepherd egyaránt azt tervezik, hogy ezt a technológiát saját laboratóriumukban alkalmazzák. Shepherd kifejtette, hogy a technológia fejlesztése óta az inflációt olyan elektromos áramokkal váltja fel, amelyek ugyanazt a textúrázást okozhatják - nincs szükség heveder és túlnyomásos levegő rendszerre. És Pikul reméli, hogy az anyagok felületével történő manipuláció során elsajátított tanulságokat olyan dolgokra fogja alkalmazni, ahol a felület jelentős szerepet játszik, például az elemeknél vagy a hűtőfolyadékoknál - mondta.
"Még mindig nagyon sok vagyunk a puha robotika felfedező szakaszában" - mondta Shepherd. Mivel a gépek többsége keményfémekből és műanyagokból készül, a puha robotok szokásait és legjobb felhasználási lehetőségeit még nem szabad teljes mértékben kidolgozni. "Mi csak az elején vagyunk, és jó eredményeink vannak" - mondta. De a legfontosabb az, hogy "a jövőben megkönnyítjük mások számára a technológia használatát, és megbizonyosodunk arról, hogy ezek a rendszerek megbízhatóak".
A tanulmányt az Egyesült Államok Hadseregkutató laboratóriumának Hadseregkutató Irodája finanszírozta.
