Зазвичай м’які роботи є доволі простими та недорогими пристроями, але вони все одно потребують більш складної та дорогої бортової електроніки для керування їхнім пересуванням. Втім, це не стосується нового робота, створеного командою інженерів з Інституту AMOLF, електронний мозок котрого замінило повітря, надувні ноги та проста фізика.

Альберто Коморетто, Маннус Шомакер і Бас Овервельде розробили компактного м’якого робота, який має дві версії – з двома або чотирма ногами. Однак в обох випадках ноги представлені гнучкими петлями з загнутої еластомерної трубки, наповненої повітрям. Нагнітання повітря змушує перегин пересуватися уздовж довжини трубки: цей рух є результатом взаємодії двох чинників – фізичних параметрів матеріалу та тиску повітря всередині трубки. Той самий механізм змушує рухатися надувних танцюючих чоловічків – потішних повітряних зазивал, які пляшуть та махають руками, граючи роль вуличної реклами. За словами Коморетто, ідея використати це явище прийшла до нього випадково, коли він працював у лабораторії, де в якийсь момент йому знадобилося загнути еластомерну трубку, щоб зупинити потік повітря. Асиметричність та періодичність цього ефекту нагадала йому, як рухаються деякі одноклітинні організми.

Отже, Альберто та його колеги вирішили створити м’якого робота, який використовував би фізику матеріалу та тиску для імітації майже природних рухів. Втім, це виявилося складніше, ніж вони очікували. Як в танцюючих чоловічків, так і в одноклітинних організмів ці рухи є дуже випадковими та непередбачуваними, тоді як від роботів люди зазвичай очікують більш керованих та ефективних рухів. Синхронізація руху кінцівок задля формування різних типів ходи є одним з найбільших викликів у традиційній робототехніці. Втім, у випадку повітряного робота ця навичка виникла природно завдяки його особливому дизайну. Одразу після активації нагнітання повітря робот рухався хаотично, але за лічені мілісекунди його ноги підлаштувалися одна до одної та до довкілля і почали рухатися в унісон. Овервельде порівняв цей ефект з метрономами, які починають синхронізуватися, коли опиняються на спільній рухомій платформі. В роботі цією платформою стало спільне джерело повітря: з єдиним вхідним потоком трубки почали взаємодіяти одна з одною через зміни тиску.

 У синхронізованому вигляді цей пристрій може рухатися, долаючи відстань, що дорівнює тридцяти його довжинам за секунду (на пласкій поверхні). Це швидше, ніж будь-який інший робот, який приводиться до руху силою повітря. Якщо на шляху робота трапляється перепона, що вибиває його з ритму, він швидко повертається до своєї своєрідної ходи та набирає швидкість. Ба більше, завдяки фізичним властивостям рідин та повітря, цей пристрій є плавучим: потрапляючи до води, він автоматично адаптує рух своїх повітряних кінцівок до плавання. Дивовижно, як настільки прості об’єкти, як трубки, можуть демонструвати таку складну та функціональну поведінку – без «мозку» у вигляді дорогої електроніки. Вчені вважають, що ця концепція потребує доопрацювання, але перспективи такої технології є дуже цікавими та різнобічними. Застосовані в ній прості фізичні принципи можуть лягти в основу мікроботів для доставки медичних препаратів всередині людського тіла, енергоефективних екзоскелетів або машин для експлуатації в суворих умовах, де електроніка може вийти з ладу.