Salama, mustekala voi tehdä kaltevan reunan merilevää tai korallia muuttamalla ihon väriä ja rakennetta, jolloin siitä tulee lähes näkymätön ympäristössään. Ja tulevaisuudessa robotit saattavat pystyä vetämään pois myös tämän näennäisen maagisen naamiointitrikin.
Tutkijat ovat luoneet pääjalkaisten ihon synteettisen muodon, joka voi muuttua tasaisesta, 2D-pinnasta kolmiulotteiseksi, kolhut ja kuopat, he kertovat tänään (12. lokakuuta) Science-lehdessä. Tätä tekniikkaa voitaisiin yhtenä päivänä käyttää pehmeissä roboteissa, jotka tyypillisesti peitetään joustavalla silikoni "iholla", tutkijat kertoivat.
"Naamioidut robotit voivat piiloutua ja suojautua eläinhyökkäyksiltä, ja ne voivat paremmin lähestyä eläimiä tutkimaan niitä luontaisissa elinympäristöissään", Cecilia Laschi, biorobotiikan professori Sant'Annan syventävien oppilaitosten BioRobotics-instituutissa, Pisa, Italia , kirjoitti ajankohtaisessa Science-lehden liitteenä olevassa artikkelissa. "Naamiointi voi tietenkin tukea myös sotilaallisia sovelluksia, joissa robotin näkyvyyden vähentäminen tarjoaa sille etuja pääsylle vaarallisille alueille", kirjoitti Laschi, joka ei ollut mukana tässä tutkimuksessa.
Kuoppainen iho
Pennsylvanian yliopiston James Pikulin ja Cornellin yliopiston Robert Shepherdin johtamat tutkijat saivat inspiraatiota kolmiulotteisista kolhuista eli papillaista, joiden mukaan mustekala ja seepiat voivat täyttyä käyttämällä lihassykkeliä sekunnissa viidennesosassa naamiointiin.
Pehmeän robotin papillojen täydennys olisi ilmataskut tai ilmapallot silikonin alapuolella. Usein nämä taskut täyttyvät eri aikoina eri paikoissa liikkuvuuden tuottamiseksi robotissa. Uudessa tutkimuksessa tämä robotti-inflaatio otettiin askel eteenpäin.
"Näiden asioiden perusteella, joita he voivat tehdä ja mitä tekniikkamme ei voi tehdä, kuinka kuromme aukon saadakseen teknisiä ratkaisuja heidän melko uskomattomiin ominaisuuksiinsa?" oli paimen esittämä keskeinen kysymys.
"Tässä tapauksessa ilmapallojen täyttö on melko toteutettavissa oleva ratkaisu", hän lisäsi.
Upottamalla pienet kuituverkkopallot silikoniin, tutkijat voisivat hallita ja muokata paisutetun pinnan tekstuuria, aivan kuten mustekalat voisivat käyttää ihonsa uudelleen.
Pikul, silloin jatko-opiskelija Cornellin yliopistossa, keksi ajatuksen teksturoida nämä ilmataskut kuituverkkorenkaiden kuvioiden avulla. Hänen vetoomuksena oli ajaa täyttää silikoni, koska nopea ja palautuva inflaatio voi olla, Pikul selitti Live Sciencelle. Sieltä oli vain kysymys matemaattisten mallien löytämisestä, jotta se toimisi.
Todistus käsitteestä
Tekstuurikuvioiden nykyinen prototyyppi näyttää melko alkeelliselta: Jakamalla silikonikuplat samankeskisillä kuituverkkokehysten ympyröillä tutkijat keksivät, kuinka hallita silikonin muotoa sen täyttyessä. He onnistuivat kuplattamaan kuplia uusiin muotoihin vahvistamalla verkkoa paperin mukaan. He esimerkiksi loivat rakenteita, jotka jäljittivät pyöristettyjä kiviä joessa, sekä mehikasvien (Graptoveria amethorum), jonka lehdet on järjestetty kierrekuvioksi.
Mutta hienostuneisuus ei ollut heidän päätavoitteensa, Shepherd totesi.
"Emme halua, että tämä on tekniikka, jota vain harvat ihmiset maailmassa voivat käyttää. Haluamme, että sen tekeminen on melko helppoa", Shepherd kertoi Live Science: lle. Hän halusi, että teksturointitekniikka, joka perustuu ryhmän aikaisempiin havaintoihin siitä, miten väriä muuttavat silikoninahat saadaan käytettäväksi niin teollisuudelle, yliopistoille kuin harrasteillekin. Siksi joukkue käytti tarkoituksella rajoittavia tekniikoita, kuten laserleikkurit, lankarenkaiden valmistukseen, koska sitä ihmiset voivat käyttää Cornellin yliopiston laboratorion ulkopuolella.
Cornellin fysiikan professori Itai Cohen, joka myös työskenteli tutkimuksessa, huomautti tekniikan toisen saatavuuden. Kiertueella pellolle Cohen suunnittelee pinoavan silikonin arkkien pinottamista - joka on ohjelmoitu paisumaan peittokuvioksi - kuorma-auton takaosaan. "Nyt voit paisuttaa sen, joten sen ei tarvitse olla pysyvässä muodossa, jota on todella vaikea kuljettaa", Cohen kertoi Live Science: lle. Teknologian kehittyessä voi jopa pystyä skannaamaan ympäristön ja ohjelmoimaan vastaavan silikoni-arkin oikealle silloin ja sinne jäljittelemään sitä, Cohen spekuloi.
Sekä Pikul että Shepherd suunnittelevat tämän tekniikan käyttämistä omissa laboratorioissaan. Shepherd selitti, että tekniikan kehittämisen jälkeen hän on alkanut korvata inflaation sähkövirroilla, jotka saattavat aiheuttaa saman tekstuurin - ei tarvitse kytkeä ja paineilmajärjestelmää. Ja Pikul toivoo soveltuvansa materiaalien pintojen manipuloinnista opittuihin oppeihin asioissa, joissa pinta-alalla on merkittävä rooli, kuten paristoissa tai jäähdytysnesteissä, hän sanoi.
"Olemme edelleen paljon pehmeän robotiikan tutkimusvaiheessa", Shepherd sanoi. Koska suurin osa koneista koostuu kovista metalleista ja muoveista, pehmeiden robottien yleiset käytännöt ja parhaat käyttötavat on vielä täydennettävä. "Olemme vasta alussa, ja meillä on hyviä tuloksia", hän sanoi, mutta tärkeintä on "tulevaisuudessa helpottaa muiden ihmisten tekniikan käyttöä ja varmistaa näiden järjestelmien luotettavuus."
Tutkimusta rahoitti Yhdysvaltain armeijan tutkimuslaboratorion armeijan tutkimustoimisto.
