Schnellste Weiche Roboter Bisher von Forschern Entwickelt

Eine Gruppe von Forschern hat eine neue Art von weichem Roboter entwickelt, der schneller ist als vorherige Versionen, wenn er auf festen Oberflächen oder im Wasser bewegt wird. Die neuen weichen Roboter, die von der Biomechanik von Geparden inspiriert wurden, können auch zart Objekte aufnehmen und haben genug Kraft, um schwere Objekte zu heben.

Der Artikel ist betitelt “Leveraging elastic instabilities for amplified performance: Spine-inspired high-speed and high-force soft robots” und wurde in der American Association for the Advancement of Science veröffentlicht.

Jie Yin ist Assistenzprofessor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der North Carolina State University. Er ist auch ein entsprechender Autor des Artikels.

“Geparden sind die schnellsten Lebewesen auf Land und sie beziehen ihre Geschwindigkeit und Kraft aus der Flexion ihrer Wirbelsäule”, sagt Yin.

“Wir wurden von den Geparden inspiriert, um eine Art von weichem Roboter zu erstellen, der einen federnden, ‘bistabilen’ Rückgrat hat, was bedeutet, dass der Roboter zwei stabile Zustände hat”, fährt Yin fort. “Wir können zwischen diesen stabilen Zuständen schnell wechseln, indem wir Luft in die Kanäle pumpen, die den weichen, silikonbasierten Roboter auskleiden. Der Wechsel zwischen den beiden Zuständen setzt eine erhebliche Menge an Energie frei, die es dem Roboter ermöglicht, schnell Kraft gegen den Boden auszuüben. Dies ermöglicht es dem Roboter, über die Oberfläche zu galoppieren, was bedeutet, dass seine Füße den Boden verlassen.

“Vorherige weiche Roboter waren Kriecher, die immer in Kontakt mit dem Boden blieben. Dies begrenzt ihre Geschwindigkeit.”

http://www.youtube.com/watch?v=Z5QAwAOxORo&feature=youtu.be

Vorherige Versionen von Weichen Robotern

Auf flachen und festen Oberflächen waren die bisher schnellsten weichen Roboter in der Lage, Geschwindigkeiten von bis zu 0,8 Körperlängen pro Sekunde zu erreichen.

Die von der Gruppe der Forscher entwickelten weichen Roboter gehören zu einer völlig neuen Klasse von Robotern, die als “Leveraging Elastic Instabilities for Amplified Performance” (LEAP) bezeichnet werden. Sie überbieten die vorherigen um ein Vielfaches, indem sie Geschwindigkeiten von 2,7 Körperlängen pro Sekunde erreichen, was mehr als das Dreifache ist. Sie arbeiten bei einer niedrigen Aktuationsfrequenz von etwa 3 Hz.

Die neuen weichen Roboter können auch steile Rampen hinauflaufen, was vorher eine große Herausforderung oder sogar unmöglich für die weniger leistungsfähigen Roboter war.

Die LEAP-Roboter sind etwa 7 Zentimeter lang und wiegen etwa 45 Gramm.

Schwimmgeschwindigkeit

Eine weitere Entwicklung bei den neuen weichen Robotern ist, dass sie verbesserte Schwimmgeschwindigkeiten haben, die durch den Austausch der Füße gegen eine Flosse erreicht werden kann. Wenn dies geschieht, kann der LEAP-Roboter eine Geschwindigkeit von 0,78 Körperlängen pro Sekunde beim Schwimmen erreichen. Der bisher schnellste schwimmende Roboter konnte nur eine Geschwindigkeit von 0,7 Körperlängen pro Sekunde erreichen.

“Wir haben auch die Verwendung mehrerer weicher Roboter demonstriert, die wie Zangen zusammenarbeiten, um Objekte zu greifen”, sagt Yin. “Indem wir die Kraft anpassten, die die Roboter ausüben, konnten wir Objekte wie ein Ei, das sehr empfindlich ist, sowie Objekte, die 10 Kilogramm oder mehr wiegen, heben.”

Die Gruppe der Forscher wird sich bemühen, die Geschwindigkeit und Leistung der Roboter noch weiter zu steigern, wobei sie die aktuelle Entwicklung nur als den Anfang betrachten. Sie haben verschiedene Anwendungen im Sinn, wie z.B. Such- und Rettungstechnologien.

“Mögliche Anwendungen umfassen Such- und Rettungstechnologien, bei denen Geschwindigkeit entscheidend ist, und industrielle Fertigungsrobotik”, sagt Yin. “Zum Beispiel können wir uns vorstellen, Produktionslinienroboter, die schneller sind, aber immer noch in der Lage sind, empfindliche Objekte zu handhaben.

“Wir sind offen für eine Zusammenarbeit mit dem privaten Sektor, um Wege zu finden, wie sie diese Technologie in ihre Betriebe integrieren können.”

Die Arbeit wurde von der National Science Foundation unterstützt.