Hyönteisistä inspiroituneet robotit valvovat monimutkaisia ympäristöjä

Pittsburghin yliopiston tutkijat ovat suunnitelleet hyönteisistä inspiroituneita pieniä robottija, jotka voidaan käyttää monimutkaisissa ja ahtaisissa ympäristöissä, joissa on vaikea päästä ihmisille.

Uusi tutkimus, jonka otsikko on ”Molekyylisuunnattu, geometrisesti lukittu, impulsivoitu aktivaatio mahdollistaa alle gramman mittakaavan liikkeen”, on julkaistu Advanced Materials Technologies -lehdessä täällä.

Kuvantaminen ja ympäristöarviointi

Junfeng Gao on teollisen insinöörityön tohtorikoulutettava Swansonin insinööritieteellisessä tiedekunnassa. Hän johti työtä uusien robotien kehittämisessä.

”Nämä robotit voivat olla hyödyllisiä pääsyyn rajoitettuihin tiloihin kuvantamiseen tai ympäristöarvioinnin, vedenäytteiden ottamiseen tai rakenteelliseen arviointiin”, Gao sanoi. ”Missä tahansa, missä haluat päästä rajoitettuihin paikkoihin – missä hyönteinen voisi mennä, mutta ihminen ei – nämä koneet voivat olla hyödyllisiä.”

Tämä on vielä yksi esimerkki siitä, kuinka tutkijat etsivät luonnosta inspiraatiota nykyisten mikrorobotien rakentamiseen. Pienet olennot, kuten mantisrimpalla ja kirpuilla, voivat liikkua pinnoilla energiatehokkaammin kuin ryömintä, luottamalla impulsliikkeisiin. Nämä liikkeet on replikoinut uusissa roboteissa, jotka on valmistettu polyymeerisistä keinotekoisista lihaksista.

Ravi Shankar on teollisen insinöörityön professori Pittissä. Hän johtaa laboratoriota, jossa uusi tutkimus tehtiin.

”Se on kuin ladataan nuoli jousipyssyyn ja ampuminen – robotit lukitsevat energian ja sitten vapauttavat sen impulsina hyppiäkseen eteenpäin”, Shankar sanoi. ”Yleensä aktivaatio keinotekoisissa lihaksissa, joilla työskentelemme, on melko hidasta. Olimme kiinnostuneita kysymyksestä: ’Miten voimme ottaa tämän keinotekoisen lihaksen ja käyttää sitä hyppivän aktivaation aikaansaamiseen hitaan aktivaation sijaan?’”

Molekyylisen järjestyksen ja geometrian pariin

Tätä kysymystä vastatakseen tutkijaryhmä tarkasteli molekyylisen järjestyksen ja geometrian suhdetta.

Mohsen Tabrizi on teollisen insinöörityön tohtorikoulutettava Swansonin insinööritieteellisessä tiedekunnassa ja tutkimuksen yhteisTekijä.

”Polymerisen lihaksen kaareva komposiittirakenne mahdollistaa energian kertymisen, kun se on kytkettynä. Molekyylit ovat järjestetty lihaksessa luonnon inspiroimalla tavalla, jossa yhdistetty aktivaatio kertyy rakenteeseen”, Tabrizi sanoi. ”Tämä saavutetaan käyttämällä vain muutamia volttia sähköä.”

Sirkkaa muistuttavien robotien suunnittelussa niiden monikäyttöisyyden ja kevyen rakenteen ansiosta ne voivat liikkua helposti liikkuvilla pinnoilla, kuten hiekkalla. Ne voivat suorittaa nämä liikkeet yhtä helposti kuin kiinteillä pinnoilla. Ennustettavimmin robotit voivat hypätä veden yli.

Tutkimukseen osallistui myös yhteisTekijä Arul Clement.