Ingeniører skaber insekt-størrelses robot med cheetahs agility

Ingeniører fra University of California, Berkeley har udviklet en insekt-størrelses robot, der kan svinge og dreje med samme agility som en cheetah. Holdet fik inspiration fra de forskellige insekter og edderkopper, der kan gå på hovedet med specialiserede klæbende fodplader. Den nyligt udviklede robot kan bevæge sig gennem komplekst terræn og undgå uventede hindringer.

Robotten er lavet af et tyndt, lagdelt materiale, der kan bøjes og kontraheres, når en elektrisk spænding anvendes.

Tilbage i 2019 demonstrerede holdet først materialet med en kakerlak-størrelses robot, der kunne bevæge sig over en flad overflade med 20 kropslængder per sekund, eller omkring 1,5 miles i timen, hvilket var den hurtigste relative hastighed for nogen insekt-størrelses robot.

Elektrostatisk Fodplade

Den nye studie omfattede, at holdet tilføjede to elektrostatisk fodplader til robotten, og derefter anvendte en spænding til enten af fodpladerne for at øge den elektrostatisk kraft mellem fodpladen og overfladen. Dette resulterede i, at fodpladen klæbede mere fast til overfladen, mens resten af robotten roterede rundt om fodpladen.

Med de to fodplader har operatørerne fuld kontrol over robotens trajektori. De kan aktivere robotten til at foretage vendinger med en centripetal acceleration, der er hurtigere end de fleste insekter.

Liwei Lin er professor i mekanisk ingeniørvidenskab på UC Berkeley.

“Vores oprindelige robot kunne bevæge sig meget, meget hurtigt, men vi kunne ikke rigtig kontrollere, om robotten gik til venstre eller højre, og ofte ville den bevæge sig tilfældigt, fordi der var en lille forskel i fremstillingsprocessen – hvis robotten ikke var symmetrisk – ville den dreje til den ene side,” sagde Lin. “I dette arbejde var den største innovation at tilføje disse fodplader, der giver mulighed for at foretage meget, meget hurtige vendinger.”

Forskningsholdet filmede robotten, der navigerede gennem Lego-labyrinter for at teste og vise dens agility. Den medførte en lille gas-sensor og svingede for at undgå faldende genstande. Med sin design kan den lille robot modstå at blive trådt på af en 120-punds menneske.

https://www.youtube.com/watch?v=TmRol48_DKs

Virkelige Anvendelser

Små insekt-lignende robotter som denne kan anvendes i redningsmissioner eller til at undersøge og udforske farlige miljøer. For eksempel kan den anvendes til at lede efter potentielle gas-lækager.

Robotten var hovedsageligt forbundet, eller drevet gennem en lille elektrisk ledning, men der findes en udgave, der kan køre på batterikraft i op til 19 minutter og 31 meter.

“En af de største udfordringer i dag er at lave mindre skala-robotter, der opretholder kraften og kontrollen fra større robotter,” sagde Lin. “Med større skala-robotter kan du inkludere en stor batteri og et kontrolsystem, intet problem. Men når du prøver at skrælle alt ned til en mindre og mindre skala, bliver vægten af disse elementer svær for robotten at bære, og robotten bevæger sig generelt meget langsomt. Vores robot er meget hurtig, ret stærk og kræver meget lidt kraft, hvilket giver mulighed for at medføre sensorer og elektronik, mens den også kan medføre en batteri.”