Μηχανικοί Δημιουργούν Ρομπότ που Κινείται σαν Πυραυλόσκωληκας

Ερευνητές μηχανικής από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο έχουν αναπτύξει ένα μικρό ρομπότ που μπορεί να κινηθεί παρόμοια με πυραυλόσκωληκα. Αυτή η καινούρια τεχνολογία μπορεί να επηρεάσει διάφορους κλάδους, συμπεριλαμβανομένης της αεροπορίας και της έξυπνης τεχνολογίας.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Scientific Reports.

Η ομάδα των ερευνητών μηχανικής περιλαμβάνει τον Καθηγητή Hani Naguib. Η ομάδα εστιάζει σε έξυπνα υλικά, ιδιαίτερα ηλεκτροθερμικούς ενεργοποιητές (ETAs). Οι ETAs είναι συσκευές που κατασκευάζονται από bestimmμένα πολυμερή που μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να ανταποκρίνονται φυσικά σε ηλεκτρικές ή θερμικές αλλαγές. Μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να μιμούνται τους μυϊκούς αντανακλαστικούς, και μπορούν να αντιδράσουν φυσικά στη θερμοκρασία, σφίγγοντας στο κρύο και χαλαρώνοντας όταν είναι ζεστό.

Ο Καθηγητής Naguib και η ομάδα των μηχανικών χρησιμοποιούν αυτή τη νέα τεχνολογία στη ρομποτική, και αναπτύσσουν μαλακά ρομπότ που μπορούν να κινηθούν και να κυλήσουν σαν πυραυλόσκωληκας. Ένας άλλος τομέας όπου θα είναι σημαντικά είναι στη βιομηχανία κατασκευής. Τα μαλακά ρομπότ θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν ορισμένα μεταλλικά ρομπότ που υπάρχουν σήμερα.

“Τώρα, τα ρομπότ που θα βρείτε στη βιομηχανία είναι βαρέα, στερεά και περικλεισμένα από τους εργάτες στο εργοστάσιο, επειδή αποτελούν κίνδυνο για την ασφάλεια,” εξηγεί ο Naguib.

“Αλλά η βιομηχανία κατασκευής εκσυγχρονίζεται για να ανταποκριθεί στην ζήτηση. Όλο και περισσότερο, υπάρχει έμφαση στην ενσωμάτωση της αλληλεπίδρασης ανθρώπου-ρομπότ,” λέει. “Μαλακά, προσαρμόσιμα ρομπότ μπορούν να εκμεταλλευτούν αυτή τη συνεργασία.”

Η μελέτη του ανταποκρίσιμου υλικού έχει υπάρξει για πολύ καιρό, αλλά η ομάδα των μηχανικών ανακάλυψε einen νέο τρόπο προγραμματισμού τους για να δημιουργήσουν την κίνηση του πυραυλόσκωληκα.

Σύμφωνα με τον φοιτητή διδακτορικού και τον βασικό συγγραφέα, Yu-Chen (Gary) Sun, “Η υπάρχουσα έρευνα καταγράφει την προγραμματισμό των ETAs από μια επίπεδη κατάσταση αναπαύσης. Η προγραμματιζόμενη μορφοποίηση μιας δύο-διαστατικής δομής είναι περιορισμένη, इसलिए η απόκριση είναι μόνο μια κάμψη.”

Η ομάδα χρησιμοποίησε μια θερμικά-επαγόμενη, στρες-χαλάρωση και στερέωση μέθοδο για να δημιουργήσει einen ETA που έχει μια τρι-διαστατική κατάσταση αναπαύσης. Αυτό φέρνει ένα ολόκληρο νέο σύνολο δυνατών μορφών και κινήσεων.

“Τι είναι επίσης καινούριο είναι η ισχύς που απαιτείται για να προκαλέσει την κίνηση του πυραυλόσκωληκα. Η δική μας είναι πιο αποτελεσματική από ότι έχει υπάρξει στην ερευνητική βιβλιογραφία μέχρι τώρα,” λέει ο Sun.

Σύμφωνα με τον Καθηγητή Naguib, αυτό το νέο πεδίο της ρομποτικής μπορεί να επανακαθορίσει πλήρως πολλούς κλάδους, συμπεριλαμβανομένης της ασφάλειας, της αεροπορίας, της χειρουργικής και των φορετών ηλεκτρονικών.

Σε καταστάσεις όπου οι άνθρωποι θα μπορούσαν να βρίσκονται σε κίνδυνο — μια διαρροή αερίου ή μια πυρκαγιά — θα μπορούσαμε να εξοπλίσουμε ένα ρομπότ που κινείται με einen αισθητήρα για να μετρήσει το επιβλαβές περιβάλλον,” εξηγεί ο Naguib. “Στην αεροπορία, θα μπορούσαμε να δούμε έξυπνα υλικά να είναι το κλειδί για την επόμενη γενιά αεροσκαφών με πτέρυγες που μεταμορφώνονται.”

Οι πρώτες εφαρμογές θα είναι πιθανότατα στον τομέα της φορετής τεχνολογίας.

“Εργαζόμαστε για να εφαρμόσουμε αυτό το υλικό σε ενδύματα. Αυτά τα ενδύματα θα συμπιέζουν ή θα απελευθερώνουν με βάση τη θερμοκρασία του σώματος, που θα μπορούσε να είναι θεραπευτικό για αθλητές,” λέει ο Naguib. Η ομάδα μελετά επίσης αν τα έξυπνα ενδύματα θα μπορούσαν να είναι ωφέλιμα για травματισμούς του νωτιαίου μυελού.

Η ομάδα των ερευνητών θα στρέψει τώρα την προσοχή τους στο να κάνουν την ανταποκρίσιμη κίνηση ταχύτερη, και θα επικεντρωθούν σε νέες διαμορφώσεις.

“Σε αυτή την περίπτωση, το έχεις εκπαιδεύσει να κινείται σαν πυραυλόσκωληκας,” λέει. “Αλλά η καινοτόμα μας προσέγγιση σημαίνει ότι θα μπορούσαμε να εκπαιδεύσουμε ρομπότ να μιμούνται πολλές κινήσεις — όπως τα φτερά μιας πεταλούδας.”