Инженеры из Принстонского университета представили прорывную разработку — материал, сочетающий в себе функции умного вещества и управляемого робота. Это изобретение, получившее название метабот, может изменять форму, двигаться и выполнять команды благодаря воздействию магнитного поля — без каких-либо двигателей или механических элементов. Новинка открывает широкие перспективы для создания миниатюрных и гибких роботизированных систем.
Как сообщает Zanoza со ссылкой на «PolitЕxpert», основой концепции стал принцип оригами: инженеры применили искусство складывания для создания структуры с уникальными механическими свойствами. Конструкция метабота включает в себя множество модулей, выстроенных зеркально друг к другу, что позволяет реализовать сложные и разнообразные движения. Управление устройством происходит дистанционно при помощи магнитных полей, вызывающих изгиб, расширение или сжатие материала. Комбинируя простые движения, можно создавать более сложные действия.
Хиральность и принцип действия
Ключевая особенность метабота — его хиральная структура: элементы конструкции реагируют друг на друга зеркально. Это позволяет при вращении одного сегмента конструкции вызывать обратное движение в другом, создавая асимметричную, сложно предсказуемую механику. Такой подход даёт возможность формировать необычные эффекты, которые трудно воспроизвести с помощью классических механизмов.
Благодаря использованию магнитных полей, можно мгновенно передавать вращательные импульсы на расстоянии. При этом исключается необходимость в тяжёлых приводах или сервомоторах — это даёт толчок к разработке более компактных и универсальных роботов.
Потенциал и сферы применения
Метаботы обещают настоящую революцию в таких отраслях, как мягкая робототехника, аэрокосмическая отрасль, медицина. В медицинской сфере их можно будет использовать для точной доставки препаратов внутри тела, либо для помощи при реконструкции тканей и костей. Благодаря своей способности трансформироваться и передвигаться, такие устройства могут выполнять задачи, которые не под силу обычным роботам.
Учёные также представили интересное дополнение к технологии — материал с функцией переключения температуры поверхности. Он способен менять цвет с тёмного на светлый, регулируя теплопередачу. Это может быть использовано в радиотехнических антеннах, оптических системах и устройствах управления температурой.
Геометрия, моделирование и новые подходы
Конструктивной основой метабота стал узор Креслинга — геометрическая структура, состоящая из перекрученных трубок, дополненных жёсткими стержнями. Соединение двух симметричных компонентов даёт цилиндрическую форму, реагирующую на скручивание и сжатие. Это позволяет независимо управлять различными секциями конструкции и генерировать сложные механические движения.
Асимметричность поведения метабота также демонстрирует эффект гистерезиса — зависимости текущего состояния системы от её прошлого. Такая физическая модель может быть полезна для изучения нестандартной логики и поведения в робототехнических системах нового поколения.
Напомним, ранее мы рассказывали о новом материале для OLED: экраны станут ярче и экономичнее.
