Ingenieurs creëren insect-grootte robot met de wendbaarheid van een cheeta

Ingenieurs aan de University of California, Berkeley hebben een insect-grootte robot ontwikkeld die kan zigzaggen en pivoteren met de wendbaarheid van een cheeta. Het team haalde inspiratie uit de verschillende insecten en spinnen die met speciale plakkerige voetpaden ondersteboven kunnen lopen. De nieuw ontwikkelde robot kan zich door complexe terreinen bewegen en onverwachte obstakels vermijden.

De robot is gemaakt van een dun, gelagen materiaal dat kan buigen en samentrekken wanneer een elektrische spanning wordt toegepast.

Terug in 2019 demonstreerde het team voor het eerst het materiaal met een kakkerlak-grootte robot die over een plat oppervlak kon bewegen met 20 lichaamslengtes per seconde, of ongeveer 1,5 mijl per uur, wat de snelste relatieve snelheid was van elke insect-grootte robot.

Electrostatic Footpads

De nieuwe studie betrof het toevoegen van twee electrostatische voetpaden aan de robot, en ze pasten vervolgens een spanning toe op een van de voetpaden om de electrostatische kracht tussen het voetpad en het oppervlak te vergroten. Dit resulteerde in het voetpad dat steviger aan het oppervlak plakte, terwijl de rest van de robot om het voetpad heen draaide.

Met de twee voetpaden hebben de operators volledige controle over de baan van de robot. Ze kunnen de robot ertoe brengen om bochten te maken met een centripetale versnelling, wat sneller is dan de meeste insecten.

Liwei Lin is een professor in de mechanische techniek aan UC Berkeley.

“Onze oorspronkelijke robot kon heel, heel snel bewegen, maar we konden niet echt controleren of de robot naar links of rechts ging, en vaak bewoog hij zich willekeurig, omdat er een kleine verschil was in het productieproces – als de robot niet symmetrisch was, zou hij naar één kant afwijken,” zei Lin. “In dit werk was de belangrijkste innovatie het toevoegen van deze voetpaden die het mogelijk maken om heel, heel snelle bochten te maken.”

Het onderzoeksteam filmde de robot die door Lego-doolhoven navigeerde om zijn wendbaarheid te testen en te demonstreren. Het droeg een kleine gasdetector en zigzagde om vallende brokstukken te vermijden. Met zijn ontwerp kan de kleine robot overeind blijven als hij door een 120-pond mens wordt gestapt.

https://www.youtube.com/watch?v=TmRol48_DKs

Praktische Toepassingen

Kleine, insect-achtige robots zoals deze kunnen worden gebruikt bij zoek- en reddingsoperaties of om gevaarlijke omgevingen te onderzoeken en te verkennen. Bijvoorbeeld, ze kunnen worden ingezet om potentieel gaslekkages op te sporen.

De robot was meestal aangesloten, of aangedreven via een kleine elektrische draad, maar er is een ontkoppelde versie die op batterijen werkt voor maximaal 19 minuten en 31 meter.

“Een van de grootste uitdagingen vandaag is het maken van kleinere schaalrobots die de kracht en controle van grotere robots behouden,” zei Lin. “Bij grotere robots kun je een grote batterij en een besturingssysteem toevoegen, geen probleem. Maar als je probeert alles kleiner en kleiner te maken, wordt het gewicht van die elementen moeilijk voor de robot om te dragen en beweegt de robot over het algemeen heel langzaam. Onze robot is heel snel, heel sterk en heeft heel weinig energie nodig, waardoor hij sensoren en elektronica kan dragen terwijl hij ook een batterij draagt.”