Σε ένα φλας, ένα χταπόδι μπορεί να φτιάξει σαν άγριο φύκια ή κοράλλια, αλλάζοντας το χρώμα και την υφή του δέρματός του, καθιστώντας έτσι σχεδόν αόρατο στο περιβάλλον του. Και στο μέλλον, τα ρομπότ μπορεί να είναι σε θέση να βγάλουν από αυτό το φαινομενικά μαγικό τέχνασμα καμουφλάζ επίσης.
Οι ερευνητές δημιούργησαν μια συνθετική μορφή δέρματος κεφαλοπόδων που μπορεί να μετασχηματιστεί από μια επίπεδη επιφάνεια 2Δ σε μια τρισδιάστατη με προσκρούσεις και κοιλότητες, αναφέρουν σήμερα (12 Οκτωβρίου) στο περιοδικό Science. Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μία μέρα σε μαλακά ρομπότ, τα οποία τυπικά καλύπτονται από ένα «εύκαμπτο» σιλικόνη », ανέφεραν οι ερευνητές.
"Τα εξαντλημένα ρομπότ μπορεί να κρύβονται και να προστατεύονται από επιθέσεις σε ζώα και να προσεγγίζουν καλύτερα τα ζώα για να τα μελετήσουν στους φυσικούς τους οικότοπους", δήλωσε ο Cecilia Laschi, καθηγητής βιολογιτικών στο Ινστιτούτο BioRobotics της Σχολής Ανώτερων Σπουδών Sant'Anna στην Πίζα της Ιταλίας , έγραψε σε ένα συνοδευτικό άρθρο του τρέχοντος τεύχους της επιστήμης. "Φυσικά, η καμουφλάζ μπορεί επίσης να υποστηρίξει τις στρατιωτικές εφαρμογές, όπου η μείωση της ορατότητας του ρομπότ προσφέρει πλεονεκτήματα στην πρόσβαση σε επικίνδυνες περιοχές", έγραψε ο Laschi, ο οποίος δεν συμμετείχε στην τρέχουσα μελέτη.
Ανθεκτικό δέρμα
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον James Pikul του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια και τον Robert Shepherd του Πανεπιστημίου Cornell, έλαβαν έμπνευση από τα 3D χτυπήματα ή τις παπιάλες, ότι το χταπόδι και οι σουπιές μπορούν να φουσκώσουν χρησιμοποιώντας μονάδες μυών σε ένα πέμπτο του δευτερολέπτου για καμουφλάρισμα.
Το συμπλήρωμα των θηλών σε ένα μαλακό ρομπότ θα είναι οι θύλακες του αέρα, ή "μπαλόνια", κάτω από το δέρμα σιλικόνης. Συχνά, αυτές οι τσέπες διογκώνονται σε διαφορετικούς χρόνους σε διαφορετικά σημεία για να δημιουργήσουν μετακίνηση σε ρομπότ. Στη νέα έρευνα, ο ρομποτικός αυτός πληθωρισμός προχώρησε ένα βήμα παραπέρα.
"Με βάση αυτά τα πράγματα μπορούν να κάνουν και τι δεν μπορεί να κάνει η τεχνολογία μας, πώς γεφυρώνουμε το χάσμα για να έχουμε τεχνολογικές λύσεις στις εκπληκτικές δυνατότητές τους;" ήταν το κεντρικό ερώτημα που έθεσε ο Shepherd.
"Στην περίπτωση αυτή, η φούσκωμα ενός μπαλονιού είναι μια αρκετά εφικτή λύση", πρόσθεσε.
Με την ενσωμάτωση μικρών σφαιρών οπτικών ινών στη σιλικόνη, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να ελέγξουν και να διαμορφώσουν την υφή της φουσκωμένης επιφάνειας, ακριβώς όπως ένα χταπόδι θα μπορούσε να ανακατέψει το δέρμα του.
Ο Pikul, στη συνέχεια ένας μεταδιδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο Cornell, ήρθε με την ιδέα να υφήσει αυτές τις τσέπες αέρα μέσω των σχεδίων των δακτυλίων με οπτικές ίνες. Σχεδιάστηκε για την ιδέα της διόγκωσης της σιλικόνης εξαιτίας του πόσο γρήγορος και αναστρέψιμος ήταν ο πληθωρισμός, εξήγησε ο Pikul στη ζωή της επιστήμης. Από εκεί, ήταν απλώς θέμα να υπολογίσουμε τα μαθηματικά μοντέλα για να το λειτουργήσουμε.
Απόδειξη της έννοιας
Το σημερινό πρωτότυπο για τις υφαντικές επιδερμίδες φαίνεται αρκετά στοιχειώδες: Με τη διαίρεση των φυσαλίδων σιλικόνης με ομόκεντρους κύκλους πλαισίων οπτικών ινών, οι ερευνητές κατέληξαν στο πώς να ελέγξουν το σχήμα της σιλικόνης καθώς φουσκώνει. Κατάφεραν να διογκώσουν τις φυσαλίδες σε κάποια νέα σχήματα ενισχύοντας το πλέγμα, σύμφωνα με το χαρτί. Για παράδειγμα, δημιούργησαν δομές που μιμούνται στρογγυλεμένες πέτρες σε ποτάμι καθώς και ένα χυμώδες φυτό (Graptoveria amethorum) με φύλλα διατεταγμένα σε ένα σπειροειδές σχέδιο.
Αλλά η πολυπλοκότητα δεν ήταν ο πρωταρχικός τους στόχος, σημείωσε ο Shepherd.
«Δεν θέλουμε να είναι μια τεχνολογία που μπορούν να χρησιμοποιήσουν μόνο λίγοι άνθρωποι στον κόσμο · θέλουμε να είναι αρκετά εύκολο να το κάνουμε», δήλωσε ο Shepherd στην Live Science. Ήθελε να είναι προσβάσιμη στη βιομηχανία, στον ακαδημαϊκό κόσμο και στους χομπίστες η τεχνολογία υφής, η οποία βασίστηκε στα προηγούμενα ευρήματα της ομάδας σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να γίνουν μεταλλαγμένα δέρματα σιλικόνης. Ως εκ τούτου, η ομάδα χρησιμοποίησε εσκεμμένα περιοριστικές τεχνολογίες όπως κόπτες λέιζερ για την κατασκευή των δακτυλίων σύρμα γιατί αυτό είναι που οι άνθρωποι έξω από ένα εργαστήριο του Πανεπιστημίου Cornell θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν.
Ο Itai Cohen, καθηγητής φυσικής στο Cornell, ο οποίος επίσης εργάστηκε στην έρευνα, σημείωσε μια άλλη προσιτή πτυχή της τεχνολογίας. Σε μια εκδρομή στο γήπεδο, ο Cohen οραματίζεται να γεμίζει φύλλα αποφλοιωμένης σιλικόνης - προγραμματισμένη να φουσκώνει σε μια καμουφλαρισμένη υφή - στο πίσω μέρος του φορτηγού. "Τώρα, μπορείτε να το διογκώσετε έτσι ώστε να μην χρειάζεται να είναι σε αυτό το μόνιμο σχήμα, το οποίο είναι πραγματικά δύσκολο να μεταφερθεί", είπε ο Cohen στο Live Science. Καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται, κάποιος θα μπορούσε ακόμη να είναι σε θέση να σαρώσει ένα περιβάλλον και στη συνέχεια να προγραμματίσει το αντίστοιχο φύλλο σιλικόνης δεξιά τότε και εκεί για να το μιμηθεί, Cohen speculated.
Τόσο η Pikul όσο και η Shepherd σχεδιάζουν να ακολουθήσουν αυτή την τεχνολογία στα δικά τους εργαστήρια. Ο Shepherd εξήγησε ότι από την ανάπτυξη της τεχνολογίας, έχει αρχίσει να αντικαθιστά τον πληθωρισμό με ηλεκτρικά ρεύματα που θα μπορούσαν να προκαλέσουν την ίδια υφή - δεν απαιτείται σύστημα πρόσδεσης και συστήματος πεπιεσμένου αέρα. Και ο Pikul ελπίζει να εφαρμόσει τα διδάγματα από το χειρισμό των επιφανειών των υλικών σε πράγματα όπου το εμβαδόν της επιφάνειας παίζει σημαντικό ρόλο, όπως μπαταρίες ή ψυκτικά, είπε.
"Είμαστε ακόμα στην ερευνητική φάση της μαλακής ρομποτικής", δήλωσε ο Shepherd. Επειδή τα περισσότερα μηχανήματα αποτελούνται από σκληρά μέταλλα και πλαστικά, οι συμβάσεις και οι καλύτερες χρήσεις των μαλακών ρομπότ δεν έχουν ακόμη ολοκληρωθεί. "Είμαστε στην αρχή και έχουμε σπουδαία αποτελέσματα", δήλωσε, αλλά το κλειδί είναι "στο μέλλον, διευκολύνοντας τους άλλους να χρησιμοποιούν την τεχνολογία και να βεβαιώνονται ότι αυτά τα συστήματα είναι αξιόπιστα".
Η μελέτη χρηματοδοτήθηκε από το Γραφείο Ερευνών του Στρατού του Ερευνητικού Στρατού των ΗΠΑ.
