Новости робототехники.

Согласно прогнозам экспертов NASA и DARPA, уже через несколько лет некоторые виды роботов будут массово изготавливаться на принтерах, напоминающих струйные, что произведет настоящую революцию в робототехнике. Область применения "печатных" роботов чрезвычайно широка - от бытовых электронных устройств и медицины до межпланетных исследований.

Разработкой и исследованием гибких микросхем, печатных плат и механоэлектрических систем, напечатанных на специальных принтерах, занимается специальная отрасль науки и технологии - флексоника. Пока "печатные" технологии довольно дорого обходятся потребителю. Как сообщает OhmyNews, принтер, "печатающий" живые клетки на тонких листах и находящийся в университетской школе медицины Wake Forest в Северной Каролине, США, стоит почти $100 тыс. Как утверждают ученые, с его помощью через несколько лет медики смогут "печатать" даже целые органы - почки или печень.

Также распространена струйная 3D-печать, использующая термопластик в качестве чернил. Thermojet printer - один из первых 3D-принтеров от компании 3D Systems, печатающий трехмерные объекты. Его в основном используют при создании различных прототипов деталей, архитектурных элементов и т.д. Сегодня Thermojet 3D стоит порядка $10 тыс., но, как предполагают аналитики, через десять лет его стоимость упадет ниже $1 тыс.

Однако при производстве "печатного" робота важнее создать его функциональное устройство, нежели форму. То есть - напечатать процессор,микросхемы, актюаторы и т.д. Фундамент флексоники заложило открытие проводящих электричество полимеров нобелевскими лауреатами, учеными-химиками Аланом Хиигером (Alan Heeger), Аланом Макдармидом (Alan MacDiarmid) и Хидеки Ширакавой (Hideki Shirakawa) в 2000 году. Главный упор по применению полимеров ученые сделали на гибкую электронику, "электронные газеты" и другие мультимедиаустройства. Так, к примеру, Рэнди Альтшул (Randi Altschul) запатентовал в 2000-м году полностью гибкий мобильный телефон который годом позже был создан компанией NEC.

В дальнейшем было обнаружено, что полупроводниковые полимеры полианилин и полипиррол можно допировать различными химическими соединениями, образовав эффект "синтетических металлов".

"Печатный" робот-бабочка

Структура печатного робота-бабочки и искусственные рыбы с "печатными" органическими мышцами

Казалось - вот основа для "печатных" роботов. Но для флексоники одних печатных плат недостаточно, поэтому ученые попытались сделать некоторые мехатронные элементы органическими, чтобы их можно было наносить с помощью струйных принтеров. Так появились эластомерные органические актюаторы, хорошо работающие с органическими транзисторами, печать которых тоже была освоена.

Университет Беркли, США, долгое время занимался проблемами флексоники, и в настоящее время может представить некоторые достижения в этой области. Так, на основе органических печатных схем и ряда полимерных актюаторов ученые предложили концепцию роботов-оригами, которые после их "печати" на специальном субстрате сгибаются в определенных направлениях, формируя готового робота. Технологический принцип "один лист - один робот" очень привлекателен с производственной точки зрения. Так можно получить готовый продукт сразу после его разработки и тестирования прототипов. Отпадает необходимость в выполнении промежуточных операций, что, естественно, снизит стоимость готового продукта.

На сегодняшний день все компоненты, широко используемые в робототехнике, доступны для "печати": наноэлектронные компоненты, OLED-дисплеи, RFID-чипы, органические актюаторы и искусственные мускулы. Недавно ученым удалось даже создать сухую "печатную батарею", генерирующую 1,5 В. Анодом выступает цинковый электрод, а катодом - диоксид марганца, нанесенный сверху электрода специальными чернилами. Есть все предпосылки к тому, что будет возможно печатать даже солнечные батареи, что существенно увеличит автономность и энергонезависимость "печатных роботов".

В качестве первого прототипа ученые из Беркли предлагают "напечатать" искусственную бабочку-робота. Она печатается на одном листе и после изготовления уже может летать. Названа подобная технология робот-оригами. Некоторые исследователи из NASA, в частности, доктор Йозеф Бар-Коэн (Yoseph Bar-Cohen) из лаборатории реактивного движения (JPL), планирует на основе оригами-технологии сконструировать биомиметических роботов - кибернетические системы, которые будут подражать простейшим природным организмам.

Дешевизна и адаптируемость "печатных роботов" позволит массово их использовать при исследовании других планет. Д-р Бар-Коэн планирует спроектировать универсального марсианского разведчика, который будет разворачиваться после его "запуска" на поверхность планеты. А после "свертки" будет исследовать поверхность, передавая различную телеметрическую информацию на зонд, обрабатывающий данные, которые будут поступать от сети биомиметических разведчиков.

В том, что массовая печать роботов на специальных струйных принтерах - дело прибыльное и перспективное, - ученые не сомневаются. Единственные разногласия возникают при попытке оценить, как скоро флексоника появится в бытовом обиходе. В принципе, потребителей можно было бы обеспечить робото-принтерами стоимостью до $1000, модели для которых можно было бы приобрести через интернет. Тогда каждый пользователь обзавелся бы целым электронным "семейством".