Insekt-inspirerede robotter overvåger komplekse miljøer

Forskere ved University of Pittsburgh har designet bittesmå insekt-inspirerede robotter, der kan bruges i komplekse og trange miljøer, som er svære at nå for mennesker. 

Den nye forskning med titlen "Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility" blev offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialeteknologier. 

Billeddannelse og miljøvurdering

Junfeng Gao er ph.d.-studerende i industriel teknik ved Swanson School of Engineering. Han ledede arbejdet med de nyudviklede robotter. 

"Disse robotter kunne bruges til at få adgang til afgrænsede områder til billeddannelse eller miljøevaluering, tage vandprøver eller udføre strukturelle evalueringer," sagde Gao. "Hvor som helst du ønsker at få adgang til lukkede steder - hvor en fejl kan gå, men en person ikke kunne - disse maskiner kan være nyttige."

Dette er endnu et eksempel på, at forskere søger inspiration i naturen til at bygge nutidens mikrobots. Små væsner som mantisrejer og lopper kan manøvrere på tværs af overflader på en måde, der er mere energieffektiv end at kravle ved at stole på impulsive bevægelser. Disse bevægelser blev derefter replikeret i de nye robotter lavet af polymer kunstig muskel.

Ravi Shankar er professor i industriteknik ved Pitt. Han kontrollerer laboratoriet, der ledede den nye forskning.

"Det svarer til at lade en pil ind i en bue og skyde den - robotterne låser sig fast for at opbygge energi og frigiver den derefter i et impulsivt udbrud for at springe frem," sagde Shankar. "Normalt er aktivering i de kunstige muskler, vi arbejder med, ret langsom. Vi blev tiltrukket af spørgsmålet, 'Hvordan tager vi denne kunstige muskel og bruger den til at generere en springende aktivering i stedet for langsom aktivering?' 

Overgang til molekylær orden og geometri

For at besvare dette spørgsmål kiggede holdet på molekylær orden og geometri. 

Mohsen Tabrizi er ph.d.-studerende i industriteknik ved Swanson School og medforfatter til forskningen. 

"Den buede sammensatte form af polymermusklen gør det muligt for den at opbygge energi, når den er drevet. Den måde, hvorpå molekylerne er justeret i musklen, henter inspiration fra den naturlige verden, hvor deres kombinerede aktivering bygger energi ind i strukturen," sagde Tabrizi. "Dette opnås ved brug af ikke mere end et par volt elektricitet."

Ved at designe robotter i cricketstørrelse til at være både alsidige og lette, kan de manøvrere langs bevægelige overflader som sand. De kan udføre disse bevægelser lige så let, som de gør på hårde overflader. Mest imponerende er det, at robotterne kan hoppe over vandet. 

Forskningen omfattede også medforfatter Arul Clement.