Chobotnice v záblesku může udělat jako členité mořské řasy nebo korály změnou barvy a textury kůže, čímž se stává téměř neviditelným v jejím prostředí. A v budoucnu by roboti mohli být schopni tento zdánlivě magický maskovací trik také stáhnout.
Vědci vytvořili syntetickou formu kůže hlavonožců, která se může transformovat z plochého 2D povrchu na trojrozměrný povrch s hrboly a jámami, jak o tom dnes informují (12. října) v časopise Science. Tuto technologii lze jednoho dne použít v měkkých robotech, které jsou obvykle pokryty pružnou silikonovou „kůží“, uvedli vědci.
„Maskovaní roboti se mohou skrývat a být chráněni před útoky zvířat a mohou lépe přistupovat ke zvířatům, aby je mohli studovat ve svých přirozených lokalitách,“ Cecilia Laschi, profesorka biorobotiky na BioRobotics Institute of Sant'Anna School of Advanced Studies, v Pise, Itálie , napsal v doprovodném článku v aktuálním čísle Science. „Kamufláž může samozřejmě také podporovat vojenské aplikace, kde snížení viditelnosti robota poskytuje výhody v přístupu k nebezpečným oblastem,“ napsal Laschi, který se této studie nezúčastnil.
Hrbolatá kůže
Vědci, vedeni Jamesem Pikulem z University of Pennsylvánie a Robertem Shepherdem z Cornell University, se inspirovali 3D hrboly nebo papilemi, které chobotnice a sépie mohou nafouknout pomocí svalových jednotek v jedné pětině sekundy pro maskování.
Doplňkem papil v měkkém robotu by byly vzduchové kapsy nebo „balóny“ pod silikonovou kůží. Tyto kapsy se často nafouknou v různých časech na různých místech, aby vyvolaly pohyb v robotu. V novém výzkumu byla tato robotická inflace posunuta o krok dále.
"Na základě těchto věcí, které mohou udělat a co naše technologie nemůže udělat, jak překonat mezeru v tom, abychom měli technologická řešení k jejich úžasným schopnostem?" byla ústřední otázka, kterou položil Shepherd.
„V tomto případě je nafouknutí balónku docela proveditelné řešení,“ dodal.
Vkládáním malých sférických vláken do silikonu mohli vědci kontrolovat a tvarovat strukturu nafouknutého povrchu, stejně jako chobotnice by mohla zjemnit její kůži.
Pikul, postgraduální student na univerzitě Cornell University, přišel s myšlenkou texturování těchto vzduchových kapes prostřednictvím vzorů prstenců z optických sítí. Přitáhl si myšlenku nafouknutí silikonu kvůli tomu, jak rychle a reverzibilně by mohla být inflace, vysvětlil Pikul Live Science. Odtud to bylo jen otázkou vymýšlení matematických modelů, aby to fungovalo.
Ověření konceptu
Současný prototyp texturovaných kůží vypadá docela rudimentárně: Rozdělením silikonových bublin soustřednými kruhy rámů z vláknitých sítí vědci přišli na to, jak ovládat tvar silikonu po jeho nafouknutí. Podle papíru se jim podařilo nafouknout bubliny do některých nových tvarů zesílením sítě. Například vytvořili struktury napodobující zaoblené kameny v řece i sukulentní rostlinu (Graptoveria amethorum) s listy uspořádanými do spirály.
Ale sofistikovanost nebyla jejich hlavním cílem, poznamenal Shepherd.
„Nechceme, aby se jednalo o technologii, kterou může použít jen několik lidí na světě; chceme, aby to bylo docela snadné,“ řekl Shepherd Live Science. Chtěl, aby byla texturovací technologie, která vycházela z dřívějších zjištění týmu o tom, jak vyrobit silikonové kůže měnící barvu, přístupná jak pro průmysl, akademickou obec, tak i pro fandy. Tým proto záměrně používal omezovací technologie, jako jsou laserové řezačky, k výrobě drátěných kroužků, protože to by mohli používat lidé mimo laboratoř Cornell University.
Itai Cohen, profesor fyziky v Cornell, který také pracoval na výzkumu, zaznamenal další přístupný aspekt technologie. Při exkurzi do terénu si Cohen představí, že na zadní stranu nákladního automobilu bude naskládat listy vypuštěného silikonu - naprogramované tak, aby se nafoukly do maskovací textury. „Teď to můžete nafouknout, takže to nemusí být v takovém trvalém stavu, který je opravdu obtížné transportovat,“ řekl Cohen Live Science. Jak se technologie vyvíjí, mohl by být dokonce schopen skenovat prostředí a pak naprogramovat odpovídající silikonovou fólii hned a tam, aby ji napodobil, spekuloval.
Jak Pikul, tak Shepherd plánují tuto technologii sledovat ve svých vlastních laboratořích. Shepherd vysvětlil, že od vývoje technologie začal nafukování nahrazovat elektrickými proudy, které by mohly způsobit stejné texturování - není nutný žádný systém přivázání a stlačeného vzduchu. A Pikul doufá, že ponaučení z manipulace s povrchy materiálů uplatní na věci, kde povrchová plocha hraje významnou roli, jako jsou baterie nebo chladicí kapaliny, řekl.
„Stále jsme ve fázi průzkumu měkké robotiky,“ řekl Shepherd. Protože většina strojů je vyrobena z tvrdých kovů a plastů, musí být konvence a nejlepší využití měkkých robotů plně rozvrženy. „Jsme teprve na začátku a máme skvělé výsledky,“ řekl, ale klíčem je, „v budoucnu usnadní ostatním lidem používání technologie a ujistí se, že tyto systémy jsou spolehlivé.“
Studie byla financována Úřadem pro výzkum armády americké armádní výzkumné laboratoře.
