Ingeniører utvikler en robot som kan bevege seg som en tomme

Ingeniør-forskere fra University of Toronto har utviklet en liten robot som kan bevege seg likt en tomme. Denne nyutviklede teknologien kan ha innvirkning på flere bransjer, inkludert luftfart og smart-teknologi.

Forskningen ble publisert i Scientific Reports.

Gruppen av ingeniør-forskere inkluderer professor Hani Naguib. Teamet fokuserer på smarte materialer, spesielt elektrotermiske aktuatorer (ETAs). ETAs er enheter som består av bestemte polymerer som kan programmeres til å reagere fysisk på elektriske eller termiske endringer. De kan programmeres til å mime muskelreflekser, og de kan reagere fysisk på temperatur ved å stramme seg i kulde og slappe av når de er varme.

Professor Naguib og teamet av ingeniører bruker denne nye teknologien i robotikk, og de utvikler myke roboter som kan krype og krølle likt en tomme. Et annet område der de vil være viktige er i produksjonsindustrien. De myke robotene kunne erstatte bestemte metall-belagte roboter som finnes i dag.

“For tiden er robotene du finner i industrien tunge, solide og avskåret fra arbeidere på fabrikkgulvet, fordi de utgjør sikkerhetsrisiko,” forklarer Naguib.

“Men produksjonsindustrien moderniseres for å møte etterspørselen. Mer og mer er det fokus på å inkorporere menneske-robot-interaksjoner,” sier han. “Myke, tilpasningsdyktige roboter kan utnytte denne samarbeidet.”

Studiet av responsivt materiale har vært rundt i lang tid, men gruppen av ingeniører oppdaget en ny måte å programmere dem på for å komme opp med tomme-robot-bevegelsene.

Ifølge PhD-student og artikkelenes hovedforfatter, Yu-Chen (Gary) Sun, “Eksisterende forskning dokumenterer programmering av ETAs fra en flat hviletilstand. Form-programmerbarheten til en todimensjonal struktur er begrenset, så responsen er bare en bøyning.”

Teamet brukte en termisk-indusert, stress-relaksasjon og kuringsmetode for å skape en ETA som har en tredimensjonal hviletilstand. Dette bringer en helt ny sett med mulige former og bevegelser.

“Hva som også er nytt er kraften som er nødvendig for å indusere tomme-bevegelsen. Vår er mer effektiv enn noe som har eksistert i forskningslitteraturen så langt,” sier Sun.

Ifølge professor Naguib kan denne nye robot-teknologien fullstendig revolusjonere mange bransjer, inkludert sikkerhet, luftfart, kirurgi og bærbare elektronikk.

I situasjoner der mennesker kunne være i fare — en gass-lekkasje eller en brann — kunne vi utstyre en krype-robot med en sensor for å måle den skadelige miljøet,” forklarer Naguib. “I luftfart kunne vi se smarte materialer som er nøkkel til neste-generasjons fly med vinger som kan endre form.”

De første anvendelsene vil sannsynligvis være innenfor bærbart-teknologi-området.

“Vi arbeider med å anvende dette materialet til klær. Disse klærne ville komprimere eller slippe basert på kroppstemperatur, som kunne være terapeutisk for idrettsutøvere,” sier Naguib. Teamet studerer også om smarte klær kunne være nyttige for ryggmarg-skader.

Teamet av forskere vil nå se mot å gjøre den responsieve krype-bevegelsen raskere, og de vil fokusere på nye konfigurasjoner.

“I dette tilfelle har vi trent den til å bevege seg som en orm,” sier han. “Men vår innovative tilnærming betyr at vi kunne trene roboter til å mime mange bevegelser — som vingene til en sommerfugl.”