Minkštieji robotai gali tapti naudingi energetikoje, pramonėje ar medicinoje, bet tam jiems reikia kitokios sandaros. Jie negali remtis storais laidais, kietomis plokštėmis ar dideliais akumuliatoriais, nes tai riboja lankstumą. Mokslininkai vis dažniau ieško sprendimo, kuris būtų panašesnis į gyvą organizmą.
Tokioje vizijoje jutikliai, judesys ir energijos šaltinis yra viename minkštame kūne, tarsi raumenys ir nervai. Šis požiūris vadinamas įkūnytu intelektu, kai dalis valdymo slypi pačioje struktūroje. Kuo labiau robotas gali jausti ir reaguoti per savo kūną, tuo mažiau jam reikia išorinių sistemų.
Būtent prie tokios idėjos priartėjo „National University of Singapore“ tyrėjai. Jie sukūrė minkštą robotą, įkvėptą jūrinės rajos, kuris plaukia naudodamas magnetinius laukus. Svarbiausia, kad tie patys laukai padeda ir jo lanksčioms baterijoms veikti ilgiau.
Magnetinis judėjimas ir energijos stabilumas
Tyrimas, aprašytas žurnale „Science Advances“, parodė, kad magnetiniai laukai atlieka dvigubą darbą. Jie ne tik judina roboto pelekus, bet kartu stabilizuoja elektrocheminius procesus akumuliatoriuje. Dėl to energijos šaltinis išlieka patikimesnis net tada, kai roboto kūnas smarkiai lankstosi vandenyje.
Robotas naudoja cinko ir mangano baterijas su mangano dioksidu, o ši chemija paprastai yra pigesnė ir saugesnė už ličio jonų. Vis dėlto tokios baterijos dažnai nukenčia nuo greitesnio nusidėvėjimo, kai daug kartų įkraunamos. Magnetinis poveikis šį silpnumą sumažina, todėl baterija išlaiko daugiau pradinės talpos.
Kaip baterijos įmontuotos minkštame kūne?
„National University of Singapore“ komanda baterijų elementus įdėjo į minkštą silikoną ir sustatė juos vertikaliai roboto viduje. Taip viršuje ir šonuose atsirado vietos minkštiems varikliams ir jutikliams, o kūnas liko plonas ir lankstus. Robotas gali taip pat laisvai banguoti kaip tikra žuvis, nes kietų dalių jame mažai.
Pelekai pagaminti iš magnetinių elastomerų, todėl, veikiami išorinių ričių kuriamo lauko, jie ritmiškai plazda. Tas pats laukas pereina per baterijų krūvą ir švelniai keičia jonų judėjimą akumuliatoriaus viduje. Po dviejų šimtų įkrovimo ciklų baterija išlaikė apie 57 proc. talpos, maždaug dukart daugiau nei be lauko.
Ką tai reiškia minkštųjų robotų ateičiai?
Fizikinis paaiškinimas paprastas, magnetinis laukas suvienodina cinko jonų srautą ir neleidžia jiems sudaryti pavojingų adatinių darinių. Tuo pat metu jis stiprina katodo struktūrą, todėl lėčiau vyksta degradacija ir mažėja nuostoliai. Autoriai tai vadina dviguba magneto elektrochemine stabilizacija, nes veikia ir anodas, ir katodas.
Kol kas toks robotas plaukia tik kontroliuojamuose baseinuose, nes jam reikia stiprių išorinių magnetų. Tačiau idėja žada daug, nes ta pati jėga, kuri juda, gali ir maitinti, todėl ateities minkšti robotai bus labiau tarsi audinys nei mechanizmas. Tyrėjai planuoja šį metodą pritaikyti kitoms baterijoms ir energiją kaupiančioms skaiduloms, kad judesys, jutimas ir maitinimas taptų neatskiriami.
