Ρομπότ εμπνευσμένα από έντομα παρακολουθούν πολύπλοκα περιβάλλοντα

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ σχεδίασαν μικροσκοπικά ρομπότ εμπνευσμένα από έντομα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολύπλοκα και στενά περιβάλλοντα που είναι δύσκολο να προσεγγιστούν οι άνθρωποι. 

Η νέα έρευνα με τίτλο «Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-gram Scale Motility» δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Προηγμένες Τεχνολογίες Υλικών. 

Απεικόνιση και Περιβαλλοντική Αξιολόγηση

Ο Junfeng Gao είναι διδάκτορας στη βιομηχανική μηχανική στο Swanson School of Engineering. Οδήγησε την εργασία για τα πρόσφατα αναπτυγμένα ρομπότ. 

«Αυτά τα ρομπότ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για πρόσβαση σε περιορισμένες περιοχές για απεικόνιση ή περιβαλλοντική αξιολόγηση, λήψη δειγμάτων νερού ή δομικές αξιολογήσεις», είπε ο Γκάο. "Οπουδήποτε θέλετε να έχετε πρόσβαση σε περιορισμένα μέρη - όπου θα μπορούσε να πάει ένα σφάλμα αλλά ένα άτομο όχι - αυτά τα μηχανήματα θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα."

Αυτό είναι ένα ακόμη παράδειγμα ερευνητών που αναζητούν έμπνευση στη φύση για να κατασκευάσουν τα σημερινά μικρορομπότ. Μικροσκοπικά πλάσματα όπως οι γαρίδες mantis και οι ψύλλοι μπορούν να κάνουν ελιγμούς στις επιφάνειες με τρόπο που είναι πιο ενεργειακά αποδοτικός από το να σέρνονται βασιζόμενοι σε παρορμητικές κινήσεις. Αυτές οι κινήσεις στη συνέχεια επαναλήφθηκαν στα νέα ρομπότ από πολυμερή τεχνητό μυ.

Ο Ravi Shankar είναι καθηγητής βιομηχανικής μηχανικής στο Pitt. Ελέγχει το εργαστήριο που οδήγησε τη νέα έρευνα.

"Είναι παρόμοιο με το να φορτώνεις ένα βέλος σε ένα τόξο και να το εκτοξεύεις - τα ρομπότ μανδαλώνουν για να δημιουργήσουν ενέργεια και στη συνέχεια την απελευθερώνουν με μια παρορμητική έκρηξη για να ξεπηδήσουν προς τα εμπρός", είπε ο Shankar. «Συνήθως, η ενεργοποίηση στους τεχνητούς μύες με τους οποίους εργαζόμαστε είναι αρκετά αργή. Μας τράβηξε η ερώτηση, "Πώς παίρνουμε αυτόν τον τεχνητό μυ και τον χρησιμοποιούμε για να δημιουργήσουμε μια ενεργοποίηση άλματος αντί για αργή ενεργοποίηση;" 

Στροφή στη Μοριακή Τάξη και Γεωμετρία

Για να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση, η ομάδα εξέτασε τη μοριακή τάξη και τη γεωμετρία. 

Ο Mohsen Tabrizi είναι διδάκτορας στη βιομηχανική μηχανική στο Swanson School και συν-συγγραφέας της έρευνας. 

«Το καμπύλο σύνθετο σχήμα του πολυμερούς μυός του επιτρέπει να δημιουργεί ενέργεια όταν τροφοδοτείται. Ο τρόπος με τον οποίο τα μόρια ευθυγραμμίζονται στους μυς αντλεί έμπνευση από τον φυσικό κόσμο, όπου η συνδυασμένη ενεργοποίησή τους δημιουργεί ενέργεια στη δομή», είπε ο Tabrizi. "Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας όχι περισσότερα από μερικά βολτ ηλεκτρικής ενέργειας."

Σχεδιάζοντας τα ρομπότ μεγέθους κρίκετ ώστε να είναι ευέλικτα και ελαφριά, μπορούν να κάνουν ελιγμούς κατά μήκος κινούμενων επιφανειών όπως η άμμος. Μπορούν να πραγματοποιήσουν αυτές τις κινήσεις εξίσου εύκολα όπως και σε σκληρές επιφάνειες. Το πιο εντυπωσιακό είναι ότι τα ρομπότ μπορούν να πηδήξουν πάνω από το νερό. 

Η έρευνα περιελάμβανε επίσης τον συν-συγγραφέα Arul Clement.