Ρομποτικά Συστήματα Εμπνευσμένα από Εντόμους για την Παρακολούθηση Συμπλεγμένων Περιβαλλόντων

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ έχουν σχεδιάσει μικρά ρομποτικά συστήματα εμπνευσμένα από έντομα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συμπλεγμένα και στενά περιβάλλοντα που είναι δύσκολο για τους ανθρώπους να φτάσουν.

Η νέα έρευνα με τίτλο «Μοριακά Κατευθυνόμενα, Γεωμετρικά-Αποκλεισμένα, Εκρηκτικά Ενεργοποιημένα Υπό-Γραμμομετρικά Κινητά» δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Advanced Materials Technologies.

Εικόνα και Περιβαλλοντική Αξιολόγηση

Ο Junfeng Gao είναι φοιτητής διδακτορικού στο βιομηχανικό μηχανικό στο Swanson School of Engineering. Ηγήθηκε της εργασίας για τα νεοσχεδιασμένα ρομποτικά συστήματα.

«Αυτά τα ρομποτικά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αποκτήσουν πρόσβαση σε περιορισμένα περιοχές για εικόνα ή περιβαλλοντική αξιολόγηση, να λάβουν δείγματα νερού ή να thựcίσουν δομικές αξιολογήσεις», είπε ο Gao. «Οπουδήποτε θέλετε να αποκτήσετε πρόσβαση σε περιορισμένα μέρη—όπου ένα έντομο θα μπορούσε να πήγε αλλά ένας άνθρωπος δεν θα μπορούσε—αυτά τα μηχανήματα θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα.»

Αυτό είναι ακόμη ένα παράδειγμα ερευνητών που κοιτάζουν τη φύση για έμπνευση για να κατασκευάσουν σήμερα τα μικρο-ρομποτικά συστήματα. Τα μικρά δημιουργήματα όπως τα μακρόβραχα και τα ακάρεα μπορούν να κινούνται πάνω από επιφάνειες με τρόπο που είναι πιο ενεργειακά αποτελεσματικός από το σκάβωμα, βασίζοντας την κίνηση τους σε εκρηκτικές κινήσεις. Αυτές οι κινήσεις αναπαράχθηκαν στα νέα ρομποτικά συστήματα που κατασκευάστηκαν από πολυμερή τεχνητό μυ.

Ο Ravi Shankar είναι καθηγητής βιομηχανικού μηχανικού στο Pitt. Ελέγχει το εργαστήριο που οδήγησε την νέα έρευνα.

«Είναι σαν να φορτώνεις einen βέλος σε einen τόξο και να το πυροδοτείς—τα ρομποτικά συστήματα αγκιστρώνονται για να χτίσουν ενέργεια και στη συνέχεια την απελευθερώνουν σε μια εκρηκτική έκρηξη για να προωθήσουν προς τα εμπρός», είπε ο Shankar. «Συνήθως, η ενεργοποίηση στα τεχνητά μυς με τα οποία εργαζόμαστε είναι αρκετά αργή. Ηταν προσβλημένοι από το ερώτημα, «Πώς μπορούμε να πάρουμε αυτό το τεχνητό μυ και να το χρησιμοποιήσουμε για να παράγουμε μια εκρηκτική ενεργοποίηση αντί για αργή ενεργοποίηση;»

Στρέφοντας την Προσοχή στη Μοριακή Τάξη και Γεωμετρία

Για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, η ομάδα κοίταξε τη μοριακή τάξη και γεωμετρία.

Ο Mohsen Tabrizi είναι φοιτητής διδακτορικού στο βιομηχανικό μηχανικό στο Swanson School και συν-συγγραφέας της έρευνας.

«Η καμπύλη σύνθετη μορφή του πολυμερούς μυός επιτρέπει να χτίσει ενέργεια όταν ενεργοποιείται. Ο τρόπος με τον οποίο τα μόρια είναι ευθυγραμμισμένα στο μυό εμπνέεται από τον φυσικό κόσμο, όπου η συνδυασμένη ενεργοποίηση χτίζει ενέργεια στη δομή», είπε ο Tabrizi. «Αυτό επιτυγχάνεται με χρήση όχι περισσότερων από quelques βολτ ηλεκτρικής ενέργειας.»

Σχεδιάζοντας τα ρομποτικά συστήματα να είναι και ευέλικτα και ελαφριά, μπορούν να κινούνται πάνω από κινούμενες επιφάνειες όπως η άμμος. Μπορούν να εκτελέσουν αυτές τις κινήσεις τόσο εύκολα όσο και πάνω από σκληρές επιφάνειες. Το πιο εντυπωσιακό, τα ρομποτικά συστήματα μπορούν να πηδήξουν πάνω από το νερό.

Η έρευνα περιελάμβανε επίσης τον συν-συγγραφέα Arul Clement.