Робот Bean-Bot без моторов и программирования

07.09.2026

Робототехнику трудно представить без электродвигателей, аккумуляторов, датчиков и управляющего программного обеспечения. Однако исследователи Итальянского технологического института продемонстрировали, что для выполнения довольно сложных движений все эти компоненты иногда вовсе не обязательны. Созданный ими миниатюрный робот Bean-Bot способен самостоятельно прыгать, катиться, скользить, переворачиваться и преодолевать наклонные поверхности, используя энергию нагрева и особенности собственной конструкции.

Идея разработки возникла благодаря необычному природному механизму. За основу специалисты взяли мексиканскую фасоль, которая способна неожиданно перемещаться из-за находящейся внутри семени личинки моли. В лаборатории биомиметической мягкой робототехники эту природную особенность переосмыслили с инженерной точки зрения. Получившийся Bean-Bot представляет собой легкую оболочку характерной формы, пружину из материала с памятью формы и несколько магнитов.

Основным источником энергии служит небольшая пружина, меняющая конфигурацию при нагревании. Когда ее температура достигает примерно 70-80 °C, накопленная механическая энергия высвобождается достаточно резко, чтобы подбросить робота в воздух. При этом Bean-Bot не располагает ни двигателями, ни аккумулятором, ни компьютером, который определял бы последовательность действий. После приземления характер его дальнейшего движения определяется геометрией корпуса, свойствами поверхности и взаимодействием магнитов.

Необычная форма оболочки позволяет роботу самостоятельно менять характер движения и возвращаться в рабочее положение. Одна сторона корпуса имеет округлую поверхность, благодаря которой Bean-Bot способен катиться, тогда как две другие стороны являются плоскими и помогают ему сохранять устойчивость. Такая конструкция также позволяет роботу переворачиваться после приземления, независимо от того, какой стороной он упал. В результате механическая форма фактически берет на себя часть функций, которые в обычных роботах выполняют датчики и программные алгоритмы.

Эксперименты показали довольно широкий набор возможностей для столь простой конструкции. Bean-Bot способен подпрыгивать на высоту до 30 сантиметров, перемещаться после прыжка примерно на 80 сантиметров, скользить по гладким поверхностям и переворачиваться как в воздухе, так и после соприкосновения с землей. В зависимости от силы магнитного взаимодействия робот также смог преодолевать склоны с углом наклона от 10 до 18 градусов.

Большую роль в поведении миниатюрной машины играет окружающая поверхность. На гладком покрытии после приземления Bean-Bot может продолжить движение вверх по наклонной поверхности или перейти к скольжению. Шероховатое покрытие чаще заставляет его двигаться по круговой траектории, а неровности способны заметно изменять направление и высоту последующего прыжка. Таким образом, внешняя среда становится своеобразным элементом механизма управления, хотя никаких электронных датчиков для ее анализа робот не использует.

Эффективность такого подхода подтверждает статистика испытаний. В серии из 92 прыжков примерно 81,5% завершались после первоначального подскока дополнительным перемещением - качением, скольжением, отскоком или переворачиванием. При этом сама конструкция остается чрезвычайно легкой: оболочка имеет массу около 3,8 грамма, а прыжковый механизм весит примерно 8 граммов. Корпус изготавливается с помощью 3D-печати, а основными функциональными элементами остаются пружина с памятью формы и магниты.

Пока у Bean-Bot есть существенное ограничение, связанное с источником энергии. Для активации пружины необходимо нагреть ее примерно до 70-80 °C, после чего перед срабатыванием может потребоваться от 30 до 180 секунд. Для восстановления механизма перед следующим циклом требуется еще около 130-140 секунд. Поэтому нынешний прототип нельзя назвать быстрым или универсальным роботом, однако исследователи рассматривают его как демонстрацию принципиально иной концепции. В будущем более совершенные материалы могут позволить снизить необходимую температуру и сократить интервалы между движениями.

<< Назад: Графен приближает идею космического лифта 08.09.2026

>> Вперед: Ультраширокий монитор LG 40HT513D 07.09.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Хранение углерода в океане 25.10.2024 С глобальным потеплением и усиливающимися последствиями климатических изменений, вызванных деятельностью человека, поиск эффективных решений для уменьшения концентрации парниковых газов становится одной из главных научных задач. Недавнее исследование ученых Калифорнийского университета в Ирвайне открыло новые горизонты в этой области, выявив перспективный способ хранения углерода в океанских глубинах с помощью морских бактерий. Группа специалистов под руководством доцента Бретта Уокера из Департамента наук о системе Земли разработала уникальную технику, которая позволяет наблюдать, как органические молекулы, созданные морскими бактериями, могут эффективно удерживать углерод в глубинах океана. "Это впервые, когда мы смогли измерить подобные процессы в морской воде", - говорит Уокер. Новая методика позволяет анализировать состав всех органических молекул и отслеживать их движение в толще океана. Исследование проводилось в Баффиновом заливе, расположенном между Канадой и Гренландией. Ученые сфокусировались на классе органических молекул, известных как алициклические молекулы, богатые карбоксильными группами (CRAM). Эти молекулы играют ключевую роль в хранении углерода. Команда обнаружила, что часть этих органических молекул предпочитает накапливаться в глубоких слоях океана, в то время как другие возвращаются на поверхность. "В глубоких водах океана мы выяснили, что от четверти до половины CRAM исчезает, и это происходит благодаря активности гетеротрофных бактерий, которые поглощают эти молекулы как источник энергии", - объясняет Уокер. Ранее считалось, что CRAM просто накапливается в океанских глубинах, но данные исследований показали, что в Баффиновом заливе значительная часть CRAM производится на поверхности океана, а затем погружается в его глубины. Этот процесс имеет важные климатические последствия: если бактерии могут удерживать молекулы CRAM в глубоководных зонах, это означает, что углерод, который попадает в океан с поверхности в виде углекислого газа, может оставаться там на длительные периоды, что замедляет его возвращение в атмосферу. Это открытие меняет наше понимание того, как морская биосфера может способствовать смягчению климатических изменений. Потенциал хранения углерода в океанских глубинах может стать важным инструментом в борьбе с глобальным потеплением. Если удастся увеличить количество углерода, сохраняемого в океане за счет усиления процессов, связанных с CRAM, это может существенно повлиять на динамику накопления углекислого газа в атмосфере на протяжении сотен и тысяч лет. Следующий шаг в исследованиях - выяснить, возможно ли усиление естественного производства CRAM и их последующее хранение в океанских глубинах с помощью местных бактериальных сообществ. Это может стать эффективной стратегией для увеличения объемов углерода, удерживаемого в океане. "Если нам удастся повысить скорость накопления углерода в глубинах океана, это может кардинально изменить ситуацию на тысячелетние временные масштабы", - добавляет Уокер. Команда ученых планирует расширить исследования и изучить, происходят ли аналогичные процессы в других регионах мирового океана. Они стремятся понять, насколько распространен этот механизм и как он связан с глобальной циркуляцией океанских вод и процессами формирования глубокой воды. Таким образом, новое исследование открывает перспективы использования природных процессов океанического углеродного цикла для смягчения последствий изменения климата. Углубленное понимание роли морских бактерий в накоплении углерода в океанских глубинах может стать важным шагом на пути к более эффективным методам борьбы с глобальным потеплением и снижению концентрации парниковых газов в атмосфере.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026