Идеи

В MIT создали роботов-светлячков, которые почти не тратят энергию на свечение

Фото:

Светляки используют свое свечение для коммуникации – привлечения партнеров, отпугивания хищников или приманивая добычи. Эта способность вдохновила американских инженеров на создание летающих роботов-насекомых, наделенных способностью к электролюминесценции. Предполагается, что рой таких светлячков будет спасть людей в чрезвычайных ситуациях: нашли пострадавшего и начали ярко светиться.

Роботы-светляки были бы невозможны, если бы команда инженеров из MIT не разработала в прошлом мягкие приводы — или искусственные мышцы — которые служат машинам крыльями. Они сделаны из сверхтонких слоев эластомера и электродов из углеродных нанотрубок, скрученных в цилиндр, пишет MIT News. Под действием напряжения электроды сжимают эластомер, а механическое натяжение заставляет крылья хлопать.

Для того чтобы заставить искусственные мышцы светиться, инженеры добавили в эластомер электролюминесцентные частицы сульфата цинка. Но сначала им пришлось решить несколько проблем. Во-первых, они создали электрод, не блокирующий свет, из прозрачных нанотрубок. Однако частицы цинка светятся только в присутствии очень сильного и высокочастотного электрического поля. Оно возбуждает электроны цинка, которые затем испускают фотоны. Поэтому исследователи применили высокое напряжение для создания сильного электрического поля в мягком приводе, а затем заставили робота работать на высоких частотах, чтобы обеспечить яркое свечение.

«Обычно электролюминесцентные материалы энергетически очень дорогие, но мы получили электролюминесценцию, так сказать, бесплатно, потому что использовали электрическое поле на частоте, которая необходима для полета. Не нужны ни новые приводы, ни провода, ничего такого. Расход энергии на свечение увеличился всего на 3%», — сказал Кевин Чэн, один из разработчиков.

Затем инженеры обнаружили, что добавление частиц цинка приводит к уменьшению срока службы привода. Чтобы избежать этого, они добавили частицы только на верхний слой эластомера. Масса устройство выросла на 2,5%, зато свечение перестало влиять на полетные качества.

Кроме того, меняя химический состав частиц цинка, разработчики получили разные цвета: зеленый, оранжевый, синий. У каждого привода может быть свой цвет.

В дальнейшем авторы изобретения собираются добавить более надежную систему отслеживания движения, чтобы за роботами можно было следить в реальном времени. А также систему включения и выключения света во время полета.

Роботы для разведки в местах крупных аварий или природных катаклизмов должны быть прочными. Робот-муха, созданный швейцарскими инженерами, отвечает этому требованию — он выдерживает удар мухобойки.