Роботът показва как водни крачки скачат по водата (видео)

роботът

Водните крачки са малки насекоми, които прекарват живота си, плъзгайки се по повърхностите на езера, езера и потоци. Приложеният ефект на повърхностно напрежение им позволява да останат сухи и щастливи. Разглеждайки възхитителното, високоскоростно движение по повърхността на водата, неволно възниква въпросът как успяват да направят това, едва докосвайки водата с пръсти.

Фигуристите също могат да скачат, което е много по-трудно да се направи от повърхността на водата, тъй като те трябва да прилагат значителна сила, за да се вдигнат от повърхността, без да нарушават нейната цялост. Как го правят? За да разберат, изследователи от Южна Корея създадоха робот, използвайки принципа на придвижване на воден стридер.

Преди да скочи, водният стридер се издига нагоре, плавно притискайки повърхността на водата и измествайки четирите си крака навътре. Тя прави това много внимателно, за да не наруши повърхностния слой вода, ако това се случи, огромно количество енергия се разсейва и скоковете са крайно неефективни. Всъщност той развива ограничена, максимална сила под стойността, която нарушава повърхностното напрежение на водата (около 144 mN/m). Когато краката са затворени, насекомото ги премества по повърхността на водата и е в състояние да се откъсне от нея, развивайки 42 процента увеличено усилие.

Създаден на принципа на воден стридер, роботът има тегло 68 милиграма и дължина 2 см. Проектиран да симулира поведението на воден стридер, той използва подобен дизайн: телените крака са покрити със суперхидрофобен материал, а краищата им са огънати нагоре, като истинско насекомо. „Мускулите“, които осигуряват скока, са моделирани след краката на бълхата и се основават на катапултния ефект. Когато се стартира, постепенно нарастващ въртящ момент се прилага към краката на робота, като ги премества плавно надолу и достига максимално вертикално ускорение от 14 g.

Експериментите показват, че роботът може да се издигне от водната повърхност с пикова скорост от 1,6 m/s, което води до височина на скок от 142 mm. Динамичното моделиране показва, че развитата сила върху водната повърхност е 140 mN/m и е просто идеална, тъй като граничната стойност е 144 mN/m. Този робот скача по-добре върху вода, отколкото на сушата, вероятно защото водата намалява вибрациите на краката, което прави скачане по-ефективно.