Insinöörit kehittävät robotin, joka voi liikkua kuin tuhkimadon tapaan

Tekniikan alan tutkijat Toronton yliopistosta ovat kehittäneet pienen robotin, joka voi liikkua samalla tavalla kuin tuhkimato. Tämä uusittu teknologia voi vaikuttaa moniin eri aloihin, mukaan lukien ilmailu ja älytekniikka. 

Tutkimus julkaistiin Scientific Reports -julkaisussa. 

Ryhmään insinööritutkijoita kuuluu professori Hani Naguib. Ryhmä keskittyy älymateriaaleihin, erityisesti elektrotermisiin aktuaattoreihin (ETAs). ETAs ovat laitteita, jotka valmistetaan tietynlaisista polymeereistä, jotka voidaan ohjelmoida niin, että ne vastaavat fyysisesti sähköisiin tai lämpötilamuutoksiin. Niitä voidaan ohjelmoida jäljittelemään lihasten refleksejä, ja ne voivat reagoida fyysisesti lämpötilaan kiristymällä kylmässä ja rentoutumalla lämmössä. 

Professori Naguib ja insinööritiimi käyttävät tätä uutta teknologiaa robotiikassa, ja he kehittävät pehmeitä robottie, jotka voivat ryömiä ja kääriä itsensä tuhkimadon tapaan. Toinen ala, jossa ne tulevat olemaan tärkeitä, on valmistusteollisuus. Pehmeät robotit voivat korvata joitain nykyisiä metallipäällysteisiä robottie. 

“Tällä hetkellä teollisuudessa olevat robotit ovat raskaita, kiinteitä ja eristettyjä työntekijöiden työmaalta, koska ne aiheuttavat turvallisuusriskejä,” Naguib selittää.

“Mutta valmistusteollisuus modernisoidaan vastaamaan kysyntään. Yhä useammin on painotettu ihmisen ja robotin välistä vuorovaikutusta,” hän sanoo. “Pehmeät, sopeutuvat robotit voivat hyödyntää tätä yhteistyötä.”

Vastavirtaisten materiaalien tutkimus on ollut olemassa jo kauan, mutta insinööritiimi keksi uuden tavan ohjelmoida niitä tuottamaan tuhkimadon robottiliikkeet. 

Tohtorikoulutettava ja tutkimuksen pääkirjoittaja Yu-Chen (Gary) Sun sanoo: “Olemassa oleva tutkimus kertoo ETAn ohjelmoinnista tasaisesta lepoasennosta. Kaksiulotteisen rakenteen muotoilumahdollisuudet ovat rajoitettuja, joten vastaus on vain taipumaliike.”

Tiimi käytti lämpöindusoitua, jännityksen lieventämistä ja kovettamismenetelmää luodakseen ETAn, jolla on kolmiulotteinen lepoasento. Tämä tuo kokonaan uuden joukon mahdollisia muotoja ja liikkeitä. 

“Mitä on myös uutta, on sähkövirta, joka tarvitaan tuhkimadon liikkeen aikaansaamiseen. Meidän on tehokkaampi kuin mitään, mikä on ollut tutkimuskirjallisuudessa tähän asti,” Sun sanoo.

Professori Naguibin mukaan tämä uusi robottiikka voi muuttaa monia aloja, mukaan lukien turvallisuus, ilmailu, kirurgia ja wearable-electroniikka. 

Tilanteissa, joissa ihmiset voivat olla vaarassa — kaasuvuoto tai tulipalo — voimme varustaa ryömivän robotin anturilla, joka mittaa haitallista ympäristöä,” Naguib selittää. “Ilmailussa voimme nähdä älymateriaalien olevan avain seuraavan sukupolven lentokoneisiin, joiden siivet muuttuvat.”

Ensimmäiset sovellukset tulevat todennäköisesti wearable-tekniikan alueelta. 

“Me työskentelemme soveltamaan tätä materiaalia vaatteisiin. Nämä vaatteet voivat puristaa tai vapautua kehon lämpötilan mukaan, mikä voi olla terapeuttista urheilijoille,” Naguib sanoo. Tiimi tutkii myös, voivatko älyvaatteet olla hyödyllisiä selkärankavammojen hoidossa.

Tutkijaryhmä siirtyy nyt nopeampaan vastaavaan liikkeeseen ja keskittyy uusiin konfiguraatioihin. 

“Tässä tapauksessa olemme kouluttaneet sen liikkumaan kuin mato,” hän sanoo. “Mutta meidän innovatiivinen lähestymistapa tarkoittaa, että voimme kouluttaa roboteja jäljittelemään monia liikkeitä — kuten perhosen siipiä.”