Электрогепард весом с карандаш ‒ будущее спасательных операций

Современные робототехники всё чаще обращаются к природным механизмам движения животных как к источнику вдохновения. Недавно в научном издании Journal of Bionic Engineering опубликовали статью , описывающую инновационную разработку – устройство на основе пьезоэлектрических материалов, способное имитировать походку гепарда.

Главное преимущество робота в его пьезоэлектрических компонентах, которые вырабатывают электричество при изгибе или давлении. Благодаря этому он может бежать по прямой и поворачивать с разным радиусом – достаточно изменить подаваемое напряжение. Прототип впечатляет миниатюрностью – при размерах 150 × 80 × 31 мм³ он весит всего 38 граммов.

Конструктивно биомиметический пьезоэлектрический механизм H-образной формы (H-BPR) включает четыре конечности, соединённые тремя пьезоэлектрическими балками. Когда пьезоэлектрические элементы изгибаются и вибрируют, устройство начинает ритмично двигать ногами, удивительно точно копируя бег дикой кошки.

Разработчики внимательно изучили, как двигается электрогепард, и проследили путь каждой его лапы. Затем они разобрались, как перемещается вся конструкция, и с помощью компьютерного моделирования проанализировали её реакции на разные внешние воздействия и частоты колебаний.

Испытания принесли выдающиеся результаты. При напряжении 320 В прототип достиг скорости 66,79 мм/с и без труда перемещал груз весом 55 граммов. Особенно интересной оказалась модификация с конечностями разной высоты — она значительно увереннее преодолевает наклонные поверхности. Робот легко взбирался по наклонным поверхностям с разными углами, доказывая свою универсальность для самых разных задач и условий.

В отличие от других подобных машин, использующих волны в пьезоматериалах, новая система устроена намного проще, что облегчает её производство. К тому же, она гораздо маневреннее – достаточно изменить напряжение, и механизм тут же меняет направление и радиус поворота. В будущем инженеры планируют оснастить её миниатюрными датчиками и камерами, многократно расширив функциональные возможности.

Мини-гепард может положить начало целой линейке подобных конструкций на пьезоэлектрической основе. Учёные планируют доработать модель так, чтобы она функционировала в экстремальной жаре и холоде, в агрессивной среде и других опасных для человека условиях. Потенциальные сферы применения включают промышленность и спасательные операции, где требуются компактные, надёжные помощники, способные преодолевать препятствия.