Такие фантастические сборники рассказов могут вскоре стать возможными благодаря работе группы дизайнеров и инженеров из института ATLAS CU Boulder. Группа опирается на новые достижения в области мягкой робототехники, чтобы разрабатывать изменяющие форму объекты, которые являются тонкими, как бумага, быстро движутся и почти полностью бесшумны.
Ранние творения исследователей, которые они назвали «Electriflow», включают в себя журавликов-оригами, которые могут сгибать шею, лепестки цветов, которые покачиваются одним нажатием кнопки, и, да, порхающие насекомые.
«Обычно книги о бабочках статичны», – сказал Пурненду, аспирант CU Boulder, который руководит проектом и известен под единственным именем. "Но не могли бы вы заставить бабочку махать крыльями в книге?? Мы показали, что это возможно."
Недавно он и его коллеги представили свои результаты на конференции Ассоциации вычислительной техники по проектированию интерактивных систем (DIS) 2021 года.
Искусственные мышцы
Пурненду объяснил, что для разработки проектов Electriflow не требуется, чтобы двигатели или другие традиционные детали машин оживали, что делает их мягкими на ощупь, как настоящие бабочки.
Они вдохновлены классом «искусственных мышц», которые изначально были разработаны инженерами под руководством Крисофа Кеплингера из CU Boulder и теперь доступны на коммерческой основе через компанию под названием Artimus Robotics.
Artimus использует технологию, называемую самовосстанавливающимися электростатическими приводами с гидроусилителем (HASEL). В отличие от традиционных деталей роботов, которые часто изготавливаются из жесткого металла, приводы HASEL получают энергию от жидкостей. По словам Эрика Акома, бывшего аспиранта CU в Боулдере, который помогал пионером технологии приводов, приводы используют электростатические силы для выталкивания масла в герметичные пластиковые пакеты.
Представьте, как изменится форма пакета кетчупа, когда вы сожмете одну сторону.
«Одним из основных преимуществ этих приводов является их универсальность», – сказал Акоме, соавтор нового исследования и технический директор Artimus Robotics. "Это просто мешочки, но в зависимости от формы этого мешочка вы можете создавать разные движения."
Они также имитируют мир природы, в котором организмы всех видов (например, фугу или венерианские ловушки для мух) меняют свою форму, чтобы отпугивать хищников и ловить добычу.
«Изменение формы – важная часть общения и выживания для некоторых животных», – сказал Пурненду. "Инженеры стремились разработать аналогичные функции для компьютерных интерфейсов."
Закрылки
Пурненду задался вопросом, может ли он использовать ту же концепцию, что и Artimus Robotics, или масла, плещущиеся внутри мешочков, не просто для создания новых роботов, а для создания мягких, подвижных произведений искусства.
Electriflow использует несколько различных форм пакетов для создания складок, похожих на оригами, на плоских пластиковых листах. И это быстро: насекомые Пурненду могут взмахивать крыльями с максимальной скоростью около 25 ударов в секунду – быстрее, чем большинство настоящих бабочек, и наравне с некоторыми более быстрыми мотыльками.
«Эта система очень близка к тому, что мы видим в природе», – сказал он. "Мы раздвигаем границы того, как люди и машины могут взаимодействовать."
Исследователь сказал, что надеется, что больше художников и дизайнеров будут использовать инструменты, разработанные им и его командой, чтобы раздвинуть эти границы еще дальше. Он воображает, что однажды вы можете увидеть животных оригами, которые могут складываться в различные формы из плоского пластикового листа, или персонажей мультфильмов, которые бегают и прыгают по страницам книг.
«Есть много разных геометрий, с которыми мы можем поиграть», – сказал Пурненду.
А пока он счастлив смотреть, как его бабочки летят.
Среди других соавторов нового исследования – Кристоф Кеплингер, который сейчас работает в Институте интеллектуальных систем Макса Планка в Германии.
Соавторы CU Boulder: Саша Новак, аспирант ATLAS; Мирела Алистер и Дэниел Лейтингер, доценты ATLAS и факультета компьютерных наук; Карсон Брунс, доцент кафедры ATLAS и машиностроения; и Марк Гросс, директор ATLAS и профессор информатики.