Ingeniører skaber en robot, der kan bevæge sig som en inchworm

Ingeniør-forskere fra University of Toronto har udviklet en lille robot, der kan bevæge sig på samme måde som en inchworm. Denne nyudviklede teknologi kan have indvirkning på forskellige industrier, herunder luftfart og smart teknologi.

Forskningen er offentliggjort i Scientific Reports.

Gruppen af ingeniør-forskere inkluderer professor Hani Naguib. Holdet fokuserer på intelligente materialer, især elektrotermiske aktuatorer (ETAs). ETAs er enheder, der er lavet af bestemte polymerer, der kan programmeres til at reagere fysisk på elektriske eller termiske ændringer. De kan programmeres til at efterligne muskelreflekser, og de kan reagere fysisk på temperatur ved at stramme sig i kulden og slappe af, når de er varme.

Professor Naguib og holdet af ingeniører bruger denne nye teknologi i robotteknologi, og de udvikler bløde robotter, der kan kravle og kurve som en inchworm. En anden område, hvor de vil være vigtige, er i produktionsindustrien. De bløde robotter kunne erstatte visse metal-dækkede robotter, der findes i dag.

“I øjeblikket er robotterne, du finder i industrien, tunge, solide og afspærret fra arbejdere på fabriksgulvet, fordi de udgør en sikkerhedsrisiko,” forklarer Naguib.

“Men produktionsindustrien moderniseres for at imødekomme efterspørgslen. Der er mere og mere fokus på at inkorporere menneske-robot-interaktioner,” siger han. “Bløde, tilpasningsdygtige robotter kan udnytte den samarbejdet.”

Studiet af responsivt materiale har været til stede i lang tid, men gruppen af ingeniører opdagede en ny måde at programmere dem på for at komme med inchworm-robotbevægelser.

Ifølge ph.d.-studerende og artiklens førsteforfatter, Yu-Chen (Gary) Sun, “Eksisterende forskning dokumenterer programmering af ETAs fra en flad hviletilstand. Form-programmerbarheden af en to-dimensionel struktur er begrænset, så responsen er kun en bøjningsbevægelse.”

Holdet brugte en termisk-induceret, stress-relaxation og hårdningsmetode for at skabe en ETA, der har en tredimensionel hviletilstand. Dette bringer en hel ny sæt af mulige former og bevægelser.

“Det, der også er nyt, er den effekt, der kræves for at fremkalde inchworm-bevægelsen. Vores er mere effektiv end noget, der er eksisteret i forskningslitteraturen hidtil,” siger Sun.

Ifølge professor Naguib kan dette nye felt af robotteknologi fuldstændigt revolutionere mange industrier, herunder sikkerhed, luftfart, kirurgi og bærbare elektronik.

I situationer, hvor mennesker kunne være i fare – en gaslækage eller en brand – kunne vi udstyre en kravlende robot med en sensor til at måle den skadelige omgivelse,” forklarer Naguib. “I luftfarten kunne vi se intelligente materialer som nøglen til næste generations fly med vinger, der kan ændre form.”

De første anvendelser vil sandsynligvis være inden for bærbart teknologi.

“Vi arbejder på at anvende dette materiale til tøj. Disse tøj ville kunne komprimere eller frigøre baseret på kroppens temperatur, hvilket kunne være terapeutisk for atleter,” siger Naguib. Holdet studerer også, om intelligente tøj kunne være nyttigt for rygmarvsskader.

Holdet af forskere vil nu se på at gøre den responsivt kravlende bevægelse hurtigere, og de vil fokusere på nye konfigurationer.

“I dette tilfælde har vi trænet den til at bevæge sig som en orm,” siger han. “Men vores innovative tilgang betyder, at vi kunne træne robotter til at efterligne mange bevægelser – som vingerne på en sommerfugl.”