Roboti inspirovaní hmyzem monitorují komplexní prostředí

Výzkumníci z University of Pittsburgh navrhli malé roboty inspirované hmyzem, které lze použít v komplexních a úzkých prostředích, které jsou pro lidi těžko přístupné.

Nový výzkum s názvem „Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility“ byl zveřejněn v časopise Advanced Materials Technologies.

Hodnocení obrazu a prostředí

Junfeng Gao je doktorand průmyslového inženýrství na Swanson School of Engineering. Vedl práci na nově vyvinutých robotech.

„Tito roboti by mohli být použiti pro přístup do uzavřených prostor pro zobrazování nebo hodnocení prostředí, odběr vzorků vody nebo provedení strukturálních hodnocení,“ řekl Gao. „Kdekoli chcete přístup do uzavřených míst—kde může jít hmyz, ale ne osoba—těchto strojů by mohlo být užitečné.“

Jedná se o další příklad výzkumníků, kteří hledají inspiraci v přírodě pro stavbu dnešních mikrobotů. Malé tvory, jako jsou mantis shrimp a blechy, mohou manévrovat přes povrchy způsobem, který je energeticky efektivnější než plazení se, spoléhající se na impulzivní pohyby. Tyto pohyby byly poté replikovány v nových robotech vyrobených z polymerické umělé svaloviny.

Ravi Shankar je profesor průmyslového inženýrství na Pitt. Řídí laboratoř, která vedla nový výzkum.

„Je to podobné jako nabití šípu do luku a vystřelení—roboti se uchytí, aby si vybudovali energii, a poté ji uvolní v impulzivním výbuchu, aby se posunuli dopředu,“ řekl Shankar. „Obvykle je aktulace v umělých svalech, se kterými pracujeme, poměrně pomalá. Byli jsme přitahováni k otázce, ‚Jak můžeme vzít tuto umělou svalovinu a použít ji k vygenerování skokové aktulace místo pomalé aktulace?‘“

Směřování k molekulárnímu pořádku a geometrii

Aby odpověděli na tuto otázku, tým se podíval na molekulární pořádek a geometrii.

Mohsen Tabrizi je doktorand průmyslového inženýrství na Swanson School a spoluautor výzkumu.

„Ohnutý kompozitní tvar polymerového svalu umožňuje mu budovat energii, když je napájen. Způsob, jakým jsou molekuly zarovnány ve svalu, čerpá inspiraci z přírodního světa, kde jejich kombinovaná aktulace buduje energii do struktury,“ řekl Tabrizi. „To je dosaženo pomocí méně než několika voltů elektřiny.“

Navržením robotů velikosti cvrčka, aby byly všestranné a lehké, mohou manévrovat po pohyblivých površích, jako je písek. Mohou provádět tyto pohyby stejně snadno jako nad pevnými povrchy. Nejvíce dojímavě, roboti mohou skákat přes vodu.

Výzkum také zahrnoval spoluautora Arula Clementa.