От милиарди години природата е главният инженер на света. Естествената еволюция е създала впечатляващи, понякога невероятни същества. Вземете например водния бръмбар.

Тази група насекоми има способността да ходи по повърхността на водата, използвайки повърхностното напрежение и дългите си хидрофобни крака. Десетилетия наред роботистите се опитват да имитират тази впечатляваща способност. Създаването на машини, които могат да се движат по повърхността на водата, е многообещаващо за всичко – от мониторинг на околната среда до операции по търсене и спасяване.

Проблемът, разбира се, е, че нещо подобно е изключително трудно за изграждане. Елементите, които правят едно същество добро в ходенето по вода (лекота, мекота и гъвкавост), са кошмар за изграждане в света на роботиката. Сега екип от инженери от Университета на Вирджиния е намерил творчески начин да заобиколи този проблем. Те са разработили нов процес, при който роботите се произвеждат, моделират и оживяват директно на повърхността на самата вода.

Изследователите разработиха два прототипа, които могат да се придвижват по течни повърхности. И двата са вдъхновени от природата.

Първият, наречен HydroFlexor, гребе по повърхността с движения, подобни на перки. Вторият, наречен HydroBuckler, „върви“ напред с извиващо се движение, което имитира насекомите, които ходят по вода.

Ключовата иновация, която направи това възможно, е технология, наречена HydroSpread. Техниката HydroSpread създава филми с ултраниска грапавост на повърхността и изключителна еднородност. Тя е много по-прецизна от това, което може да се постигне с конвенционални методи като центробежно покритие или мастиленоструен печат. Така се решава първият основен проблем при производството на меки устройства – как да се създаде перфектен филм без повреди.

Но процесът създава само празен лист материал, а не робот. И тук идва втората иновация: лазерно гравиране, също извършвано директно върху течната повърхност.

Използването на мощен лазер за изрязване на сложни шарки в тънък полимерен филм е трудна работа. Интензивната, локализирана топлина от лазера може лесно да се разпространи, разтопявайки и деформирайки материала около изрязаното място. Това е особено вярно при твърда основа, която не разсейва добре топлината. Резултатът често е небрежен, с груби ръбове и ниско ниво на детайлност.

За да се реши този проблем, роботите се произвеждат директно върху вода. Водата под фолиото действа като перфектен, масивен радиатор. Докато лазерът извършва рязането, водата незабавно отнема излишната топлина, като термичните ефекти остават силно локализирани в областта на гравирането. Резултатът е чисто и прецизно рязане, без да се деформира оригиналната форма.

Тези роботи са впечатляващи, но може би най-важната иновация е методът на производство. Той представлява фундаментална промяна в начина, по който можем да произвеждаме меки, гъвкави устройства, и може да бъде мащабиран, ускорявайки разработването на функционални меки устройства за множество приложения.

Представете си цяла флотилия от малки, евтини мини-роботи тип HydroBuckler, които се плъзгат по езерото, а сензорите им постоянно наблюдават водата за замърсители, или си представете набор от HydroFlexor роботи, които се движат по повърхността на наводнена зона в бедствена зона, търсейки оцелели. Освен приложенията на вода, тази технология предоставя мащабируема платформа за създаване на мека електроника от ново поколение и сензори, подобни на кожа, без риск от повреда при пренос.

Снимка: Unsplash/Baoxing Xu, UVA School of Engineering and Applied Science.

Виж още: Този робот прави 3D-отпечатан дом за 24 часа, а един ден може да строи и бази на Луната