Zibspuldzē astoņkājis var padarīt līdzīgu nobružātām jūraszālēm vai koraļļiem, mainot ādas krāsu un tekstūru, tādējādi kļūstot gandrīz neredzams tās vidē. Un nākotnē roboti, iespējams, varēs izvilināt arī šo šķietami maģisko maskēšanās triku.
Pētnieki ir izveidojuši sintētisko galvkāju ādas formu, kas no plakanas, 2D virsmas var pārveidoties par trīsdimensiju ar izciļņiem un bedrēm, viņi šodien ziņo (12. oktobris) žurnālā Science. Šo tehnoloģiju kādu dienu varētu izmantot mīkstos robotos, kas parasti ir pārklāti ar elastīgu silikona "ādu", sacīja pētnieki.
"Aizsegtie roboti var paslēpties un būt pasargāti no dzīvnieku uzbrukumiem un var labāk vērsties pie dzīvniekiem, lai tos izpētītu dabiskajos biotopos," - Cecīlija Lasči, biorobotikas profesore Sant'Anna progresīvo pētījumu skolas BioRobotics institūtā Pizā, Itālijā , rakstīja pievienotajā rakstā aktuālajā Zinātnes numurā. "Protams, maskēšanās var atbalstīt arī militārus lietojumus, kur robota redzamības samazināšana sniedz tam priekšrocības, piekļūstot bīstamām zonām," rakstīja Lasči, kurš nebija iesaistīts pašreizējā pētījumā.
Bedraina āda
Pētnieki, kurus vadīja Džeimss Pikuls no Pensilvānijas universitātes un Roberts Šefs no Kornela universitātes, guva iedvesmu no 3D izciļņiem jeb papillēm, ka astoņkāji un sēpijas var piepūsties, maskējoties, izmantojot muskuļu vienības vienā piektdaļas sekundē.
Papillu papildinājums mīkstā robotā būtu gaisa kabatas jeb "baloni" zem silikona ādas. Bieži vien šīs kabatas tiek piepūstas dažādos laikos dažādās vietās, lai radītu robota pārvietošanos. Jaunajā pētījumā šī robotiskā inflācija tika sperta soli tālāk.
"Balstoties uz šīm lietām, kuras viņi var darīt, un to, ko mūsu tehnoloģija nevar darīt, kā mēs varam novērst plaisu, lai būtu tehnoloģiski risinājumi viņu diezgan pārsteidzošajām iespējām?" bija centrālais jautājums, ko uzdeva Gans.
"Šajā gadījumā diezgan piemērots risinājums ir balona piepūšana," viņš piebilda.
Ievietojot silikonā mazas šķiedras acs sfēras, zinātnieki varēja kontrolēt un veidot piepūstās virsmas faktūru, tāpat kā astoņkāji varētu retexture savu ādu.
Pikuls, pēc tam Kornelu universitātes pēcdoktorants, nāca klajā ar ideju šīs gaisa kabatas teksturēt caur šķiedru tīkla gredzeniem. Viņam pievērsās ideja piepūst silikonu tāpēc, ka varētu būt ātra un atgriezeniska inflācija, Pikul skaidroja Live Science. Turpmāk bija tikai jāizdomā matemātiskie modeļi, lai tas darbotos.
Koncepta pierādījums
Pašreizējais teksturēto ādu prototips izskatās diezgan rupjš: Sadalot silikona burbuļus ar koncentriskiem apļiem ar šķiedru tīkla rāmjiem, pētnieki izdomāja, kā kontrolēt silikona formu tā piepūšanas gadījumā. Pēc papīra, viņiem izdevās uzpūst burbuļus dažās jaunās formās, pastiprinot sietu. Piemēram, viņi izveidoja struktūras, kas imitēja noapaļotus akmeņus upē, kā arī sukulentu augu (Graptoveria amethorum) ar lapām, kas izkārtotas spirālveida formā.
Bet izsmalcinātība nebija viņu galvenais mērķis, atzīmēja Gans.
"Mēs nevēlamies, lai šī būtu tehnoloģija, kuru var izmantot tikai daži cilvēki pasaulē; mēs vēlamies, lai to būtu diezgan viegli izdarīt," Gans stāstīja Live Science. Viņš vēlējās, lai teksturēšanas tehnoloģija, kas balstīta uz komandas iepriekšējiem atklājumiem par to, kā padarīt krāsu mainīgu silikona ādu, būtu pieejama gan rūpniecībai, gan akadēmiskajai aprindām, gan arī hobijiem. Tāpēc komanda apzināti izmantoja ierobežojošās tehnoloģijas, piemēram, lāzera griezējus, lai izgatavotu stiepļu gredzenus, jo tieši to cilvēki varēja izmantot ārpus Kornela universitātes laboratorijas.
Kornēlijas fizikas profesors Itai Koens, kurš arī strādāja pie pētījumiem, atzīmēja vēl vienu pieejamu tehnoloģijas aspektu. Ekskursijā uz lauka Koens paredz kravas automašīnas aizmugurē sakraut iztukšota silikona loksnes, kas ieprogrammētas tā, lai tās piepūstos maskēšanās faktūrā. "Tagad jūs varat to piepūst, lai tai nebūtu jābūt tādā pastāvīgā formā, kuru patiešām ir grūti transportēt," Koens stāstīja Live Science. Tā kā tehnoloģija attīstās, iespējams, pat varētu noskenēt vidi un pēc tam ieprogrammēt atbilstošo silikona loksni tieši tur un tur, lai to atdarinātu, Koens spekulēja.
Gan Pikul, gan Gans plāno izmantot šo tehnoloģiju savās laboratorijās. Gans paskaidroja, ka kopš tehnoloģijas attīstīšanas viņš sāk aizstāt inflāciju ar elektriskām strāvām, kas var izraisīt tādu pašu teksturēšanu - nav nepieciešama piesiešana un paaugstināta spiediena gaisa sistēma. Un Pikul cer pielietot mācības, kas gūtas, manipulējot ar materiālu virsmām, lietām, kur virsmas laukumam ir liela nozīme, piemēram, baterijām vai dzesēšanas šķidrumiem, viņš sacīja.
"Mēs joprojām ļoti daudz atrodamies mīkstas robotikas izpētes posmā," sacīja Gans. Tā kā vairums mašīnu ir izgatavotas no cietajiem metāliem un plastmasām, mīksto robotu tradicionālās iezīmes un vislabākie izmantošanas veidi vēl nav pilnībā izstrādāti. "Mēs esam tikai pašā sākumā, un mums ir lieliski rezultāti," viņš teica, bet galvenais ir, "nākotnē atvieglojot tehnoloģiju izmantošanu citiem cilvēkiem un pārliecinoties, ka šīs sistēmas ir uzticamas".
Pētījumu finansēja ASV armijas pētījumu laboratorijas Armijas pētījumu birojs.
