Инновационный робот, имитирующий рост растений, разработан итальянскими исследователями

Инновационный робот, названный FiloBot и разработанный группой исследователей из Лаборатории биоинспирированной мягкой робототехники при Итальянском институте технологий (Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia) в Генуе, представляет собой прорыв в области биомиметики и робототехники. Он имитирует процесс роста растений, создавая свою структуру, аналогичную стеблю, которая может удлиняться на несколько метров в ответ на различные стимулы, такие как свет, темнота или гравитационные воздействия.

Структура FiloBot демонстрирует высокую степень адаптивности и модульности, позволяя ему изменять физические характеристики в соответствии с внешними условиями. Это достигается через сложную систему управления, которая включает в себя датчики для восприятия окружающей среды и актуаторы для модификации структуры робота. Таким образом, робот может реагировать на изменения в окружающей среде, подстраиваясь под них, что повышает его функциональность в различных условиях.

Ключевым элементом FiloBot является его способность регулировать прочность и гибкость своего "тела". Это достигается за счет использования инновационных материалов и технологий, которые позволяют роботу изменять свои механические свойства. В зависимости от задач и условий окружающей среды, FiloBot может стать более жестким для поддержки тяжелых объектов или более гибким, чтобы избегать препятствий или адаптироваться к узким пространствам.

FiloBot состоит из головы (белый конус), тела (окрашено в синий цвет) и скрытого базового блока. Изначально FiloBot работает без тела, которое начинает формироваться по мере вращения головы, выдавливая тонкую пластиковую нить, которая застывает и формирует тело по спирали, постепенно поднимая голову.

В голове, являющейся чудом компактного дизайна, размещены два мотора, механизм вращения и осаждения, микроконтроллер Bluetooth, трехосевой акселерометр и датчик цвета. Несмотря на наличие Bluetooth для передачи данных и диагностики, FiloBot работает автономно, направляя свой рост без внешних команд.

Управление ростом достигается за счет изменения количества пластика, оседающего при вращении головы, что позволяет FiloBot ориентироваться и адаптироваться к окружающей среде, укрепляя тело или экономя ресурсы по мере необходимости. На направленный рост робота влияют гравитация и свет, подобно тому, как растут растения.

Внутренний механизм включает в себя вращающуюся голову с мотор-редуктором и систему для транспортировки и расплавления 3D-печатной нити для формирования тела. Кроме того, базовый блок содержит катушку с нитью и систему, предотвращающую ее спутывание во время вращения головки. Электрическая энергия и охлаждающий воздух также подаются к головке от основания.

Этот инновационный проект, созданный в сотрудничестве между Итальянским институтом технологий и Университетом Монпелье, позволяет понять адаптивное поведение, вдохновленное лазающими растениями, о чем подробно говорится в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.

Применение FiloBot может быть многообразным, включая исследования в области биологии и экологии, где он может помогать в изучении роста и адаптации растений, а также в области поисково-спасательных операций, где его способность адаптироваться к разнообразным условиям может быть чрезвычайно полезной. Также робот может найти применение в строительстве и агрокультуре, выполняя задачи в условиях, где требуется высокая степень адаптации и автономности.