Инженеры разработали технологию для проектирования и печати роботов «за один шаг». Созданные устройства не требуют сборки и настройки, а сразу могут работать. Технология описана в журнале Science. С помощью новой стратегии проектирования и 3D-печати инженеры одновременно изготавливают все механические и электронные системы, необходимые для работы робота.

Поскольку внутренняя сеть движения и датчиков уже установлена, единственным необходимым внешним компонентом является небольшая батарея для питания устройства.

В своей работе ученые используют метод печати пьезоэлектрических метаматериалов. Это структуры со сложной решеткой, которые изменяют форму и двигаются под действием электрического поля. Кроме того, такие материалы в результате физического воздействия могут генерировать электрический заряд.

Разработанные учеными метаматериалы способны быстро вращаться, изгибаться, скручиваться и изменять форму в зависимости от поставленной задачи. Исследователи отмечают, что созданные из таких материалов роботы могут обнаруживать препятствия с помощью эха и ультразвукового излучения, а также реагировать на внешние раздражители через контур управления с обратной связью.

Со сложными движениями, несколькими режимами восприятия и программируемыми способностями к принятию решений, все элементы тесно интегрированы, это похоже на биологическую систему с нервами, костями и сухожилиями, работающими в тандеме для выполнения контролируемых движений, – Сяоюй (Рейн) Чжэн, руководитель исследования из Инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Инженеры также представили методологию разработки таких материалов, чтобы пользователи могли создавать свои собственные модели с уникальными функциями.

Чтобы продемонстрировать работу технологии, исследователи создали трех «метаботов» с разными возможностями. Один робот может перемещаться по S-образным углам и произвольно расположенным препятствиям, другой — убегать в ответ на контактное воздействие, а третий — ходить по пересеченной местности и даже совершать небольшие прыжки.

Исследователи полагают, что технология пригодится для создания биомедицинских роботов. Например, самоуправляемых эндоскопов или крошечных плавающих роботов для доставки лекарств.