Insinöörit kehittivät robotin, joka voi liikkua kuin tuhkarokko

Toronton yliopiston insinööritutkijat ovat kehittäneet pienen robotin, joka voi liikkua samalla tavalla kuin tuhkarokko. Tämä uusi tekniikka voi vaikuttaa moniin eri aloihin, kuten ilmailuun ja älytekniikkaan.

Tutkimus julkaistiin tieteellisessä julkaisussa Scientific Reports.

Tutkijaryhmään kuuluu professori Hani Naguib. Ryhmä keskittyy älymateriaaleihin, erityisesti elektrotermisiin aktuaattoreihin (ETAs). ETAs ovat laitteita, jotka koostuvat tietynlaisista polymeereistä, jotka voidaan ohjelmoida vastaamaan fysillisesti sähköisiin tai termisiin muutoksiin. Niitä voidaan ohjelmoida jäljittelemään lihasten refleksejä, ja ne voivat reagoida fysialisesti lämpötilaan kiristymällä kylmässä ja rentoutumalla lämmössä.

Professori Naguib ja insinööritutkijaryhmä käyttävät tätä uutta tekniikkaa robottiikassa ja kehittävät pehmeitä robottija, jotka voivat ryömiä ja kääriä itsensä tuhkarokon tavoin. Toinen ala, jossa ne tulevat olemaan tärkeitä, on valmistusteollisuus. Pehmeät robotit voivat korvata joitain nykyisiä metallipinnoitettuja robottija.

“Tällä hetkellä teollisuudessa käytettävät robotit ovat raskaita, kiinteitä ja eristettyjä työntekijöistä tehtaalla, koska ne aiheuttavat turvallisuusriskejä”, Naguib selittää.

“Mutta valmistusteollisuus on kehittymässä vastaamaan kysyntään. Yhä enemmän on painotettu ihmisten ja robottien välistä yhteistyötä”, hän sanoo. “Pehmeät, sopeutuvat robotit voivat hyödyntää tätä yhteistyötä.”

Vastavirtaisten materiaalien tutkimus on ollut olemassa pitkään, mutta insinööritutkijaryhmä keksi uuden tavan ohjelmoida niitä tuottamaan tuhkarokon kaltaisia robottiliikkeitä.

Tohtorikoulutettava ja tutkimuksen ensisijainen tekijä Yu-Chen (Gary) Sun kertoo: “Olemassa oleva tutkimus kattaa ETAs:n ohjelmoinnin tasaisesta lepoasennosta. Kahden ulottuvuuden rakenteen muokkausominaisuudet ovat rajoitettuja, joten vastaus on vain taipumaliike”.

Tutkijaryhmä käytti lämpöindukoitua, jännityksen purkamista ja kovettamismenetelmää luodakseen ETAs:n, jolla on kolmiulotteinen lepoasento. Tämä tuo kokonaan uuden joukon mahdollisia muotoja ja liikkeitä.

“Mitä on myös uutta, on teho, joka tarvitaan tuhkarokon liikkeen aikaansaamiseen. Meidän kehittämämme on tehokkaampi kuin mitään, mikä on olemassa tutkimuskirjallisuudessa tähän asti”, Sun sanoo.

Professori Naguibin mukaan tämä uusi robottiikka voi vallankumouksellisesti muuttaa monia aloja, kuten turvallisuutta, ilmailua, kirurgiaa ja wearable-elektroniikkaa.

Tilanteissa, joissa ihmiset voivat olla vaarassa – kaasuvuoto tai tulipalo – voimme varustaa ryömivän robotin anturilla, joka mittaa haitallista ympäristöä”, Naguib selittää. “Ilmailussa voimme nähdä älymateriaalit avaimena seuraavan sukupolven lentokoneisiin, joiden siivet voivat muuttaa muotoa”.

Ensimmäiset sovellukset ovat todennäköisesti wearable-tekniikan alalla.

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

Tutkijaryhmä suuntaa nyt huomionsa siihen, että tekisivät vastaavan ryömivän liikkeen nopeammaksi, ja he tulevat keskittymään uusiin konfiguraatioihin.

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