V okamihu môže chobotnica vytvoriť podobu morských rias alebo koralov s drsnými hranami zmenou farby a štruktúry pokožky, čím sa stáva takmer neviditeľným vo svojom prostredí. A v budúcnosti budú roboti schopní zdolať aj tento zdanlivo magický maskovací trik.
Vedci vytvorili syntetickú formu pokožky hlavonožcov, ktorá sa môže transformovať z plochého 2D povrchu na trojrozmerný povrch s hrbolmi a jamami, o ktorých informujú dnes (12. októbra) v časopise Science. Táto technológia by sa mohla jedného dňa použiť v mäkkých robotoch, ktoré sú zvyčajne pokryté pružnou silikónovou „kožou“, uviedli vedci.
„Maskovaní roboti sa môžu skrývať a byť chránení pred útokmi zvierat a môžu lepšie pristupovať k zvieratám pri štúdiu ich prirodzených biotopov,“ Cecilia Laschi, profesorka biorobotiky na BioRobotickom inštitúte Sant'Anna School of Advanced Studies v Pise v Taliansku , napísal v sprievodnom článku v aktuálnom čísle Science. „Kamufláž môže samozrejme podporovať aj vojenské aplikácie, kde zníženie viditeľnosti robota mu poskytuje výhody v prístupe do nebezpečných oblastí,“ napísal Laschi, ktorý sa nezúčastnil na tejto štúdii.
Hrboľatá koža
Vedci, ktorých viedli James Pikul z Pensylvánskej univerzity a Robert Shepherd z Cornell University, sa inšpirovali 3D hrbolmi alebo papilárami, ktoré chobotnica a sépia môžu na maskovanie nafúknuť pomocou svalových jednotiek v jednej pätine sekundy.
Doplnkom papíl v mäkkom robote by boli vzduchové vrecká alebo „balóniky“ pod silikónovou pokožkou. Tieto vrecká sa často nafúknu v rôznych časoch na rôznych miestach, čím sa vytvorí pohyb v robotovi. V novom výskume sa táto robotická inflácia posunula o krok ďalej.
„Na základe týchto vecí, ktoré môžu urobiť a čo nedokážu urobiť naše technológie, ako môžeme preklenúť priepasť v oblasti technologických riešení ich celkom úžasných schopností?“ bola ústrednou otázkou, ktorú položil Shepherd.
„V tomto prípade je nafúknutie balónu celkom možné riešenie,“ dodal.
Vložením guľôčok s malými vláknami do silikónu vedci mohli kontrolovať a tvarovať štruktúru nafúknutého povrchu, rovnako ako chobotnica by mohla obnoviť jej kožu.
Pikul, postgraduálny študent na univerzite v Cornell, prišiel s myšlienkou textúrovania týchto vzduchových vreciek pomocou vzorov prstencov z vlákien. Prichádzal k myšlienke nafúknutia silikónu kvôli tomu, aká rýchla a reverzibilná by mohla byť inflácia, vysvetlil Pikul spoločnosti Live Science. Odtiaľ to bolo len otázkou vymýšľania matematických modelov, aby to fungovalo.
Dôkaz koncepcie
Súčasný prototyp textúrovaných koží vyzerá dosť rudimentárne: Rozdelením silikónových bublín koncentrickými kruhmi rámov z optických vlákien vedci zistili, ako kontrolovať tvar silikónu po jeho nafúknutí. Podarilo sa im nafúknuť bubliny do niektorých nových tvarov spevnením oka podľa papiera. Napríklad vytvorili štruktúry, ktoré napodobňovali zaoblené kamene v rieke, ako aj sukulentnú rastlinu (Graptoveria amethorum) s listami usporiadanými do špirály.
Ale sofistikovanosť nebola ich hlavným cieľom, poznamenal Shepherd.
„Nechceme, aby to bola technológia, ktorú môže použiť len pár ľudí na svete; chceme, aby to bolo pomerne ľahké,“ povedal Shepherd pre Live Science. Chcel, aby bola technológia textúrovania, ktorá vychádzala z predchádzajúcich zistení tímu o tom, ako vyrobiť silikónové kože s meniacimi sa farbami, dostupná pre priemysel, akademickú obec aj pre fanúšikov záujmových skupín. Tím preto zámerne používal na výrobu drôtených krúžkov obmedzovacie technológie, ako sú laserové rezačky, pretože to by mohli používať ľudia mimo laboratória Cornell University.
Itai Cohen, profesor fyziky v Cornell, ktorý tiež pracoval na výskume, zaznamenal ďalší prístupný aspekt technológie. Pri exkurzii do terénu si Cohen predstaví stohovanie vypusteného silikónu - naprogramovaného na nafúknutie do maskovacej textúry - do zadnej časti nákladného vozidla. „Teraz to môžete nafúknuť, takže to nemusí byť v takom stálom tvare, ktorý sa skutočne ťažko prepravuje,“ povedal Cohen pre Live Science. S postupujúcou technológiou by bolo dokonca možné skenovať prostredie a potom naprogramovať zodpovedajúci silikónový pásik tam a tam, aby ho napodobnil, špekuloval.
Pikul aj Shepherd plánujú túto technológiu sledovať vo svojich vlastných laboratóriách. Shepherd vysvetlil, že od vývoja technológie začal nafúknutie nahradiť elektrickými prúdmi, ktoré by mohli spôsobiť rovnaké textúrovanie - nie je potrebný systém privádzania vzduchu a stlačeného vzduchu. A Pikul dúfa, že ponaučenie z manipulácie s povrchmi materiálov bude aplikovať na veci, v ktorých povrchová plocha hrá dôležitú úlohu, ako sú batérie alebo chladiace médiá.
„Stále sme vo fáze prieskumu mäkkej robotiky,“ povedal Shepherd. Pretože väčšina strojov je vyrobená z tvrdých kovov a plastov, konvencie a najlepšie využitie mäkkých robotov musia byť ešte úplne rozvinuté. „Sme len na začiatku a máme skvelé výsledky,“ povedal, ale kľúčom je „v budúcnosti, aby ostatní používatelia mohli ľahšie používať túto technológiu a aby boli tieto systémy spoľahlivé.“
Štúdia bola financovaná Úradom pre výskum armádneho laboratória USA.
