Výzkumníci vyvinuli měkkého robotického hmyzu s umělými svaly

Výzkumníci z Školy inženýrství EPFL vyvinuli typ měkkého robotického hmyzu, který má umělé svaly a může být poháněn rychlostí 3 cm za sekundu.

Poslední pokroky v oblasti umělé inteligence (AI) a robotiky nás přibližují ke světu, který bychom dříve nemohli předpovědět. Je to svět, který obsahuje takové věci, jako jsou hejna robotických hmyzů.

Byly vyvinuty dvě různé verze měkkého robotického hmyzu, nazvaného DEAnsect. První verze byla připojena pomocí ultra-tenkých drátů a je extrémně robustní. Může být složen a může pokračovat v pohybu i po tom, co byl udeřen mucholapkou nebo rozdrcen botou.

Druhá verze, kterou vyvinuli výzkumníci, je bezdrátová a autonomní. Váží méně než 1 gram, i když nese baterii a všechny elektronické součástky na svém zádech. Pro mozek inteligentního robotického hmyzu je mikrokontrolér a oči jsou fotodiodami. To umožňuje identifikovat černobílé vzory a DEAnsect může sledovat jakoukoli linku, která je nakreslena na zemi.

DEAnsect byl výsledkem práce týmu z Laboratoře měkkých tranzistorů (LMTS) na EPFL. Pracovali s Laboratoří integrovaných aktuatorů (LAI) a kolegy z Univerzity Cergy-Pontoise ve Francii. Výzkum byl nedávno zveřejněn v Science Robotics.

DEAnsect má dielektrické elastomerové aktuátory, nebo DEAs. Jsou to typ umělého svalu, který je tenký jako lidské vlasy, a pohání hmyz dopředu pomocí vibrací. DEAs jsou to, co dělá měkkého robotického hmyzu tak lehkým a schopným pohybu. DEAs také pomáhají měkkému robotickému hmyzu manévrovat v různých prostředích, včetně vlnitých povrchů.

Umělé svaly obsahují elastomerovou membránu, která je umístěna mezi dvěma měkkými elektrodami. Když je aplikován napětí, elektrody jsou připojeny k sobě a membrána je stlačena. Membrána se vrátí do své původní podoby, jakmile je napětí vypnuto.

Každá z tří nohou měkkého robotického hmyzu má tyto svaly přizpůsobeny. Pohyb je generován zapnutím a vypnutím napětí, ale musí být provedeno velmi rychle. Skutečná rychlost je 400krát za sekundu, aby se poháněl měkký robotický hmyz.

Výzkumný tým se spoléhal na nanofabricační techniky, aby umožnil umělé svaly pracovat při nižších napětích. Konkrétně snížili tloušťku elastomerové membrány. Také vyvinuli měkké, vysoce vodivé elektrody, které jsou pouze několik molekul tlusté. Díky tomuto designu výzkumníci mohli výrazně snížit velikost zdroje energie.

Herbert Shea je ředitelem LMTS.

“DEAs obecně fungují při několika kilovoltů, což vyžaduje velkou jednotku napájení,” vysvětluje Shea. “Náš design umožnil robotu, který sám váží pouze 0,2 gramu, nést vše, co potřebuje, na svém zádech. Tato technika otevírá nové možnosti pro široké použití DEA v robotice, pro hejna inteligentních robotických hmyzů, pro inspekci nebo vzdálené opravy, nebo dokonce pro získání hlubšího porozumění koloniím hmyzu tím, že pošle robota žít mezi nimi.”

“Pracujeme na bezdrátové a zcela měkké verzi se Stanfordskou univerzitou,” říká Shea. “V dlouhodobém horizontu plánujeme vybavit nové senzory a emitory hmyzu, aby mohli komunikovat přímo mezi sebou.”