Nopein pehmeä robotti kehitetty tutkijoiden toimesta

Tutkijaryhmä on kehittänyt uudenlaisen pehmeän robotin, joka on nopeampi kuin aiemmat versiot liikkuessaan kiinteällä pinnalla tai vedessä. Uudet pehmeät robotit, jotka ovat saaneet vaikutteita gepardien biomekaniikasta, voivat myös hienovaraisesti nostaa esineitä ja niillä on tarpeeksi voimaa nostaa raskaita esineitä.

Artikkeli on nimeltään “Leveraging elastic instabilities for amplified performance: Spine-inspired high-speed and high-force soft robots”” ja se on julkaistu American Association for the Advancement of Science -julkaisussa.

Jie Yin on apulaisprofessori mekaniikan ja ilmailutekniikan laitoksella Pohjois-Carolinan osavaltion yliopistossa. Hän on myös artikkelin vastaava kirjoittaja.

“Gepardit ovat nopeimmat eläimet maalla, ja he saavat nopeutensa ja voimansa selkänikamien notkistumisesta”, Yin sanoo.

“Olimme inspiroituneita gepardista luomaan tyyppiä pehmeää robottia, jolla on springillä toimiva, ‘bistabiili’ selkä, mikä tarkoittaa, että robotti on kahdessa stabiilissa tilassa”, Yin jatkaa. “Voimme vaihdella nopeasti näiden stabiilien tilojen välillä pumppaamalla ilmaa kanaviin, jotka reunustavat pehmeää, silikonista robottia. Vaihtaminen näiden tilojen välillä vapauttaa merkittävän määrän energiaa, jolloin robotti voi nopeasti kohdistaa voimaa maahan. Tämä mahdollistaa robotin juoksemisen pinnan yli, mikä tarkoittaa, että sen jalat jättävät maan.

“Aiemmat pehmeät robotit olivat ryömijöitä, jotka pysyivät aina kosketuksissa maan kanssa. Tämä rajoittaa heidän nopeuttaan.”

http://www.youtube.com/watch?v=Z5QAwAOxORo&feature=youtu.be

Aiemmat pehmeät robotit

Tasaisilla ja kiinteillä pinnoilla aiemmat nopeimmat pehmeät robotit pystyivät liikkumaan nopeuksilla, jotka olivat jopa 0,8 ruumiinpituutta sekunnissa.

Tutkijaryhmän luomat pehmeät robotit kuuluvat uuteen robottien luokkaan, jota kutsutaan “Leveraging Elastic Instabilities for Amplified Performance” (LEAP). Ne suorittavat paljon aiempia paremmin, pystyen liikkumaan 2,7 ruumiinpituutta sekunnissa, mikä on yli kolme kertaa nopeampi. Ne toimivat matalalla toimintataajuudella, noin 3Hz.

Uudet pehmeät robotit voivat myös juosta jyrkkien nousujen ylös, mikä on aiemmin ollut suuri haaste tai jopa mahdoton vähemmän voimakkaille.

LEAP-robotit ovat noin 7 senttimetriä pitkiä ja painavat noin 45 grammaa.

Uimisen nopeus

Toinen uusi kehitys uusissa pehmeissä robooteissa on, että niillä on parannettu uimisnopeus, jota voidaan tehostaa vaihtamalla jalat eväksi. Tällöin LEAP-robotti pystyy saavuttamaan nopeuden 0,78 ruumiinpituutta sekunnissa uiden. Aiemmin nopein uiva robotti pystyi liikkumaan vain 0,7 ruumiinpituutta sekunnissa.

“Osoitimme myös useiden pehmeiden robotien yhteistyön, kuten pihdit, joiden avulla voidaan nostaa esineitä”, Yin sanoo. “Säätämällä robotien kohdistamaa voimaa, pystyimme nostamaan esineitä, jotka olivat niin hauraita kuin munat, sekä esineitä, jotka painoivat yli 10 kilogrammaa.”

Tutkijaryhmä aikoo lisätä robotien nopeutta ja voimaa entisestään, pitäen nykyistä kehitystä vasta alkuna. Heillä on mielessä erilaisia sovelluksia, kuten etsintä- ja pelastusteknologiat.

“Mahdollisia sovelluksia ovat etsintä- ja pelastusteknologiat, joissa nopeus on olennainen, sekä teollisen valmistuksen robottiikka”, Yin sanoo. “Esimerkiksi kuvitkaa tuotantolinjan robottiikkaa, joka on nopeampi, mutta silti pystyy käsittelemään hauraita esineitä.

“Olemme avoimia yhteistyölle yksityisen sektorin kanssa kehittääksemme tätä teknologiaa heidän toimintojensa osaksi.”

Työ oli National Science Foundationin tukemana.