Într-o clipă, o caracatiță poate face ca algele sau coralul cu margini zdrențuite schimbând culoarea și textura pielii sale, devenind astfel aproape invizibile în mediul său. Și în viitor, roboții ar putea să poată elimina și acest truc de camuflaj aparent magic.
Cercetătorii au creat o formă sintetică de piele cefalopodă care se poate transforma de la o suprafață plană, 2D într-una tridimensională, cu denivelări și gropi, relatează astăzi (12 octombrie) în revista Science. Această tehnologie ar putea fi folosită într-o zi în roboți moi, care sunt în mod obișnuit acoperiți într-o „piele întinsă de silicon”, au spus cercetătorii.
"Roboții camuflați se pot ascunde și proteja de atacurile animalelor și pot aborda mai bine animalele pentru studierea lor în habitatele lor naturale", Cecilia Laschi, profesor de biorobotică la Institutul de BioRobotică al Școlii de Studii Avansate din Sant'Anna, din Pisa, Italia , a scris într-un articol însoțitor în numărul actual al Științei. „Desigur, camuflarea poate susține și aplicații militare, unde reducerea vizibilității unui robot îi oferă avantaje în accesarea zonelor periculoase”, a scris Laschi, care nu a fost implicat în studiul actual.
Pielea umflată
Cercetătorii, conduși de James Pikul de la Universitatea din Pennsylvania și Robert Shepherd de la Universitatea Cornell, s-au inspirat din umflăturile 3D, sau papilele, că caracatița și sepia se pot umfla folosind unități musculare la o cincime de secundă pentru camuflare.
Complementul papilelor dintr-un robot moale ar fi buzunarele de aer, sau „baloane”, sub pielea de silicon. Adesea, aceste buzunare sunt umflate în diferite momente în diferite locuri pentru a genera locomoție într-un robot. În noile cercetări, această inflație robotizată a fost făcută cu un pas mai departe.
„Pe baza acestor lucruri pe care le pot face și pe ceea ce tehnologia noastră nu poate face, cum să punem punct golului pentru a avea soluții tehnologice la capacitățile lor uimitoare?” a fost întrebarea centrală pusă de Shepherd.
"În acest caz, umflarea unui balon este o soluție destul de fezabilă", a adăugat el.
Prin încorporarea în silicon a unor mici sfere cu ochiuri de fibre, oamenii de știință au putut controla și modela textura suprafeței umflate, la fel cum un caracatiș i-ar putea reface pielea.
Pikul, apoi student postdoctoral la Universitatea Cornell, a venit cu ideea texturizării acestor buzunare de aer prin tiparele inelelor din plasă din fibră. El a fost atras de ideea de a umfla siliconul din cauza cât de rapid și reversibil ar putea fi inflația, a explicat Pikul pentru Live Science. De acolo, a fost doar o chestiune de a afla modelele matematice pentru a face să funcționeze.
Dovada de concept
Prototipul actual pentru piei texturate arată destul de rudimentar: prin împărțirea bulelor de silicon cu cercuri concentrice de rame cu plasă de fibră, cercetătorii au descoperit cum să controleze forma siliconului pe măsură ce acesta s-a umflat. Au reușit să umfle bulele în niște forme noi, întărind ochiurile, conform hârtiei. De exemplu, au creat structuri care imitau pietrele rotunjite într-un râu, precum și o plantă suculentă (Graptoveria amethorum) cu frunze dispuse în model spiralat.
Dar soferitatea nu a fost obiectivul lor principal, a remarcat Shepherd.
"Nu dorim ca aceasta să fie o tehnologie pe care doar puțini oameni din lume o pot folosi; vrem să fie destul de ușor de făcut", a spus Shepherd pentru Live Science. El a dorit ca tehnologia de texturizare, care s-a bazat pe descoperirile anterioare ale echipei cu privire la modul în care pielea de silicon care schimbă culoarea, să fie accesibilă industriei, mediului academic și pasionaților. Prin urmare, echipa a folosit în mod intenționat tehnologii de limitare, cum ar fi tăieturile cu laser, pentru fabricarea inelelor de sârmă, deoarece asta ar putea folosi oamenii din afara laboratorului Universității Cornell.
Itai Cohen, profesor de fizică la Cornell, care a lucrat și la cercetare, a remarcat un alt aspect accesibil al tehnologiei. Într-o excursie pe teren, Cohen are în vedere stivuirea foilor de silicon dezumflat - programat să se umfle într-o textură camuflată - în spatele camionului. "Acum, îl puteți umfla, astfel încât să nu fie nevoie să fie în acea formă permanentă, care este într-adevăr dificil de transportat", a spus Cohen pentru Live Science. Pe măsură ce tehnologia avansează, s-ar putea chiar să fie capabil să scaneze un mediu și apoi să programeze foaia de silicon corespunzătoare chiar și acolo pentru a o imita, a speculat Cohen.
Atât Pikul cât și Shepherd intenționează să urmărească această tehnologie în propriile laboratoare. Shepherd a explicat că, începând cu dezvoltarea tehnologiei, a început să înlocuiască inflația cu curenți electrici care ar putea provoca aceeași texturizare - nu este necesar un sistem de legătură și aer sub presiune. Pikul speră să aplice lecțiile învățate de la manipularea suprafețelor materialelor la lucruri în care suprafața joacă un rol semnificativ, cum ar fi bateriile sau lichidele de răcire, a spus el.
"Suntem încă foarte mult în faza exploratorie a roboticii moi", a spus Shepherd. Deoarece majoritatea utilajelor sunt alcătuite din metale tari și materiale plastice, convențiile și cele mai bune utilizări ale roboților moi nu trebuie să fie complet completate. "Suntem la început și avem rezultate foarte bune", a spus el, însă cheia este că, "în viitor, facilităm utilizarea altor tehnologii și asigurându-ne că aceste sisteme sunt fiabile".
Studiul a fost finanțat de Biroul de cercetare al armatei din cadrul Laboratorului de Cercetare al Armatei din S.U.A.
