Snelste zachte robots tot nu toe ontwikkeld door onderzoekers

Een groep onderzoekers heeft een nieuwe soort zachte robot ontwikkeld die sneller is dan eerdere versies wanneer ze over vaste oppervlakken of in het water bewegen. De nieuwe zachte robots, die zijn geïnspireerd door de biomechanica van cheeta’s, kunnen ook voorzichtig objecten oppakken en hebben genoeg kracht om zware objecten te tillen.

Het artikel is getiteld “Leveraging elastic instabilities for amplified performance: Spine-inspired high-speed and high-force soft robots” en is gepubliceerd in de American Association for the Advancement of Science.

Jie Yin is een assistant professor in mechanische en ruimtevaarttechniek aan de North Carolina State University. Hij is ook een corresponderend auteur van het artikel.

“Cheetahs zijn de snelste wezens op land, en ze halen hun snelheid en kracht uit de buiging van hun ruggengraat,” zegt Yin.

“We werden geïnspireerd door de cheeta om een type zachte robot te creëren die een veer-geactiveerde, ‘bistabiele’ ruggengraat heeft, wat betekent dat de robot twee stabiele staten heeft,” gaat Yin verder. “We kunnen snel tussen deze stabiele staten schakelen door lucht in kanalen te pompen die langs de zachte, siliconen robot lopen. Het schakelen tussen de twee staten geeft een significante hoeveelheid energie vrij, waardoor de robot snel kracht tegen de grond kan uitoefenen. Dit stelt de robot in staat om over het oppervlak te galopperen, wat betekent dat zijn voeten de grond verlaten.

“Eerdere zachte robots waren kruipers, die altijd in contact bleven met de grond. Dit beperkt hun snelheid.”

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

Eerdere versies van zachte robots

Op vlakke en vaste oppervlakken waren de snelste zachte robots in staat om zich te verplaatsen met snelheden van maximaal 0,8 lichaamslengten per seconde.

De zachte robots die zijn ontwikkeld door de groep onderzoekers behoren tot een geheel nieuwe klasse van robots, genaamd Leveraging Elastic Instabilities for Amplified Performance” (LEAP). Ze presteren veel beter dan de eerdere robots, met een snelheid van 2,7 lichaamslengten per seconde, wat meer dan drie keer sneller is. Ze werken bij een lage activeringsfrequentie van ongeveer 3Hz.

De nieuwe zachte robots kunnen ook steile hellingen op rennen, wat eerder een grote uitdaging of zelfs onmogelijk was voor de minder krachtige robots.

De LEAP-robots zijn ongeveer 7 centimeter lang en wegen ongeveer 45 gram.

Zwemsnelheid

Een andere ontwikkeling met de nieuwe zachte robots is dat ze verbeterde zwemsnelheden hebben, die kunnen worden bereikt door de voeten te vervangen door een vin. Wanneer dit wordt gedaan, kan de LEAP-robot een snelheid bereiken van 0,78 lichaamslengten per seconde tijdens het zwemmen. De snelste zwemmende robot tot nu toe kon een snelheid bereiken van 0,7 lichaamslengten per seconde.

“We hebben ook aangetoond dat meerdere zachte robots samen kunnen werken, zoals pincers, om objecten te grijpen,” zegt Yin. “Door de kracht die de robots uitoefenen te tunen, konden we objecten oppakken die zo delicaat zijn als een ei, evenals objecten die 10 kilogram of meer wegen.”

De groep onderzoekers zal proberen de snelheid en kracht van de robots nog verder te verhogen, waarbij de huidige ontwikkeling wordt gezien als slechts het begin. Ze hebben verschillende toepassingen in gedachten, zoals zoek- en reddingstechnologie.

“Mogelijke toepassingen omvatten zoek- en reddingstechnologie, waarbij snelheid essentieel is, en industriële productierobotica,” zegt Yin. “Stel je bijvoorbeeld voor dat productierobots sneller zijn, maar nog steeds in staat zijn om breekbare objecten te hanteren.

“We zijn open voor samenwerking met de private sector om manieren te vinden om deze technologie in hun operaties te integreren.”

Het onderzoek werd ondersteund door de National Science Foundation.