Ingenieure entwickeln insekten-großen Roboter mit der Agilität eines Gepards

Ingenieure an der University of California, Berkeley, haben einen insekten-großen Roboter entwickelt, der sich mit der Agilität eines Gepards bewegen und drehen kann. Das Team ließ sich von verschiedenen Insekten und Spinnen inspirieren, die mit speziellen klebrigen Fußpads an der Decke laufen können. Der neu entwickelte Roboter kann sich durch komplexe Gelände bewegen und unerwartete Hindernisse vermeiden.

Der Roboter besteht aus einem dünnen, schichtweise aufgebauten Material, das sich biegen und zusammenziehen kann, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird.

Im Jahr 2019 demonstrierte das Team erstmals das Material mit einem kakerlaken-großen Roboter, der sich über eine flache Oberfläche mit 20 Körperlängen pro Sekunde oder etwa 1,5 Meilen pro Stunde bewegen konnte, was die höchste relative Geschwindigkeit eines insekten-großen Roboters war.

Elektrostatische Fußpads

Die neue Studie beinhaltete, dass das Team zwei elektrostatische Fußpads zum Roboter hinzufügte und dann eine Spannung an einem der Fußpads anlegte, um die elektrostatische Kraft zwischen dem Fußpad und der Oberfläche zu erhöhen. Dies führte dazu, dass das Fußpad fester an der Oberfläche haftete, während der Rest des Roboters um den Fuß herum rotierte.

Mit den zwei Fußpads haben die Bediener vollständige Kontrolle über die Flugbahn des Roboters. Sie können den Roboter so programmieren, dass er mit einer zentripetalen Beschleunigung Kurven fahren kann, was schneller ist als die meisten Insekten.

Liwei Lin ist Professor für Maschinenbau an der UC Berkeley.

“Unser ursprünglicher Roboter konnte sich sehr, sehr schnell bewegen, aber wir konnten nicht wirklich kontrollieren, ob der Roboter nach links oder rechts ging, und oft bewegte er sich zufällig, weil es bei der Herstellung ein leichter Unterschied gab – wenn der Roboter nicht symmetrisch war, neigte er sich zu einer Seite”, sagte Lin. “In dieser Arbeit war die wichtigste Neuerung die Hinzufügung dieser Fußpads, die es ermöglichen, sehr, sehr schnelle Kurven zu fahren.”

Das Forschungsteam filmte den Roboter, während er durch Lego-Labyrinthe navigierte, um seine Agilität zu testen und zu demonstrieren. Er trug einen kleinen Gassensor und bog ab, um herabfallende Trümmerteile zu vermeiden. Durch sein Design kann der winzige Roboter es aushalten, von einem 120-Pfund-Menschen auf ihn zu treten.

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

Praktische Anwendungen

Kleine, insekten-ähnliche Roboter wie dieser könnten bei Such- und Rettungsmissionen oder zur Untersuchung und Erforschung gefährlicher Umgebungen eingesetzt werden. Zum Beispiel könnte er eingesetzt werden, um potenzielle Gaslecks zu suchen.

Der Roboter war größtenteils angeschlossen, oder mit einer kleinen elektrischen Leitung betrieben, aber es gibt eine Version, die mit Batteriebetrieb für bis zu 19 Minuten und 31 Metern arbeitet.

“Eine der größten Herausforderungen heute ist die Herstellung von kleineren Robotern, die die Leistung und Kontrolle von größeren Robotern beibehalten”, sagte Lin. “Bei größeren Robotern kann man problemlos eine große Batterie und ein Kontrollsystem einbauen. Aber wenn man versucht, alles auf eine kleinere und kleinere Skala zu verkleinern, wird das Gewicht dieser Elemente für den Roboter schwer zu tragen und der Roboter bewegt sich im Allgemeinen sehr langsam. Unser Roboter ist sehr schnell, ziemlich stark und benötigt sehr wenig Energie, was es ihm ermöglicht, Sensoren und Elektronik zu tragen, während er auch eine Batterie trägt.”