Наука

Ученые разработали надувных роботов для работы в космосе

Исследователи из Оклендского института биоинженерии и Дрезденского технического университета недавно разработали новый тип надувного робота для космической навигации. Эти роботы, представленные в статье, опубликованной в цифровой библиотеке SPIE, были созданы с использованием диэлектрических эластомерных преобразователей (DET), которые, по сути, являются электрическими конденсаторами, изготовленными из мягких резиновых материалов.

«Современные космические технологии требуют определенных ограничений по массе и объему. Для выведения на орбиту всего лишь килограмма оборудования требуются тысячи долларов», – рассказывает Джозеф Эшби, ученый, принявший участие в проекте. «Наше исследование направлено на то, чтобы заменить или дополнить существующую технологию более легкой. Для этого будут использоваться интеллектуальные материалы и надувные конструкции».

Если говорить об интеграции с надувными конструкциями, то DET могут помочь в разработке мягких роботов с низкой массой, которые можно перевозить компактно и при этом быстро развертывать. Фактически, DET деформируются, когда к ним прикладывается электрическое напряжение.

В отличие от традиционных электродвигателей, эти конденсаторы позволяют исследователям создавать широкий спектр движений и сил без сложных, тяжелых механизмов зацепления. DET также можно использовать в качестве датчиков деформации, отслеживая емкостное сопротивление по мере их растяжения. Это означает, что они также обладают сенсорным преимуществом и не нуждаются в использовании внешних систем мониторинга.

«Поскольку они изготовлены полностью из мягких материалов, DET могут надуваться аналогично воздушному шару», – объяснил Эшби. «Это означает, что они могут образовывать большие объекты при развертывании, но в упакованном виде быть маленькими. Это идеальное сочетание для космических задач, где для запуска всегда предлагается ограниченный объем».

В своем исследовании Эшби и его коллеги проверили движения, полученные в рамках трех экспериментальных конструкций. В первой из них привод купола робота был выполнен из листа силиконовой резины с сегментированными электродами.

Вторая конструкция была аналогичной, но с удлинением привода купола. Это было сделано, чтобы создать локомоторное движения при поэтапном приведении в действие сегментов. Наконец, третий вариант представляет собой свернутую цилиндрическую конструкцию с вариациями в геометрии шва, положении электрода и составе. Это позволило исследователям достичь множества резонансных и нерезонансных движений.

«Наши возможности по исследованию космоса будут шире, если мы начнем использование развертываемых крупных конструкций, которые могут отслеживать движение или осуществлять контроль за состоянием экипажа, при этом не занимая много места в багаже», – рассказывает Эшби. «Если рассматривать более узкие проблемы, то данная конструкция может использоваться для антенн и спутников, что скажется на улучшении связи».

Эшби и его коллеги смоделировали каждый из своих проектов с использованием коммерчески доступного программного обеспечения FEM, а затем протестировали в симуляциях, после того, как они были развернуты и готовы к действию. Хотя их эксперименты дали многообещающие результаты, роботы все еще находятся на начальной стадии сборки.

Чтобы технология стала реальной альтернативой существующим космическим приводам, исследователям по-прежнему необходимо преодолеть ряд ключевых проблем. Например, эксплуатация DET в космосе до сих пор показывала себя непрактичной из-за ряда сложных условий окружающей среды.

«Сейчас мы планируем продолжить разработку наших существующих прототипов, а также изучить другие возможные конструкции для различных систем», – рассказал Эшби. «Мы также работаем над методами экранирования для защиты наших роботов от суровых космических условий».

Похожие записи

Ученым удалось обнаружить способ, снижающий риск развития онкологии

Алина Титова

Ученые определили безвредную ежедневную дозу шоколада

Как можно снизить риск взрыва аккумулятора у смартфона рассказали эксперты Роскачества

Вадим Ботнарюк

Испанские ученые назвали напиток, способный предотвратить рак

Вадим Ботнарюк

2 июля случится полное солнечное затмение

Приложение, умеющее раздевать девушек, решили заблокировать сами создатели

Вадим Ботнарюк